מכשיר מגן מתח, המכונה גם מגן מתח או SPD, נועד להגן על רכיבים חשמליים מפני נחשולים במתח שעלול לקרות במעגל החשמל.

בכל פעם שמייצרת עלייה פתאומית בזרם או במתח במעגל החשמל או במעגל התקשורת כתוצאה מהפרעה חיצונית, מכשיר ההגנה על הזינוק עשוי להתנהג ולהתנער בפרק זמן קצר מאוד, ולמנוע את הזינוק לפגוע במכשירים אחרים במעגל ו

מכשירי מגן מתח (SPDs) הם שיטה חסכונית למניעת הפסקות ושיפור אמינות המערכת.

בדרך כלל הם מותקנים בלוחות ההפצה וממלאים תפקיד חשוב בהבטחת הפעלה חלקה ובלתי מופרעת של מכשירים אלקטרוניים במגוון רחב של יישומים על ידי הגבלת מתח יתר חולף.

SPD פועל על ידי הסטת מתח עודף ממתחשבים חולפים הרחק מהציוד המוגן. בדרך כלל זה מורכב מווריסטורי תחמוצת מתכת (MOV) או צינורות פריקת גז הסופגים את המתח העודף ומפנים אותו לקרקע, ובכך מגנים על המכשירים המחוברים.

נחשולי חשמל יכולים להתרחש בגלל מגוון סיבות, כולל שביתות ברק, מיתוג רשת חשמל, חיווט לקוי ותפעול של ציוד חשמלי בעל עוצמה גבוהה. הם יכולים להיגרם גם כתוצאה מאירועים המתרחשים בתוך בניין, כמו הפעלת מנועים או מחלוף/כיבוי של מכשירים גדולים.

התקנת SPD יכולה לספק מספר יתרונות, כולל:

הגנה על ציוד אלקטרוני רגיש מפני נחשולי מתח מזיקים.

מניעת אובדן נתונים או שחיתות במערכות מחשב.

הרחבת אורך החיים של מכשירים וציוד על ידי הגנה עליהם מפני הפרעות חשמל.

הפחתת הסיכון לשריפות חשמל הנגרמות על ידי נחשולי חשמל.

שקט נפשי יודע שהציוד היקר שלך מוגן.

תוחלת החיים של SPD יכולה להשתנות בהתאם לגורמים כמו איכותו, חומרת הזרוע שהיא נתקלת בה, ובנוהלי התחזוקה. באופן כללי, ל- SPDs יש תוחלת חיים שנעה בין 5 ל 10 שנים. עם זאת, מומלץ לבדוק ולבדוק באופן קבוע SPDS ולהחליף אותם לפי הצורך כדי להבטיח הגנה מיטבית.

הצורך ב- SPDs עשוי להשתנות בהתאם לגורמים כמו מיקום גיאוגרפי, תקנות מקומיות ורגישות של הציוד האלקטרוני המחובר. רצוי להתייעץ עם חשמלאי מוסמך או מהנדס חשמל כדי להעריך את הצרכים הספציפיים שלך ולקבוע אם SPD נחוץ למערכת החשמל שלך.

כמה רכיבים מוגנים מתחילים הנפוצים המשמשים בייצור SPDs הם משתני תחמוצת מתכת (MOVS), דיודות פירוק מפולת (ABDS-המכונה בעבר דיודות מפולת סיליקון או SADS), וצינורות פריקת גז (GDTS). Movs הם הטכנולוגיה הנפוצה ביותר להגנה על מעגלי כוח AC. דירוג הזרם הזרם של MOV קשור לאזור חתך הרוח ולרכבו. באופן כללי, ככל שאזור חתך הרוחב גדול יותר, כך דירוג הזרם הזרם של המכשיר גבוה יותר. בדרך כלל מנועים הם בעלי גיאומטריה עגולה או מלבנית אך מגיעים בשפע של מידות סטנדרטיות שנעו בין 7 מ"מ (0.28 אינץ ') ל 80 מ"מ (3.15 אינץ'). דירוג הזרם הזרם של רכיבי מגן מתח אלה משתנה באופן נרחב ותלויים ביצרן. כפי שנדון קודם לכן בסעיף זה, על ידי חיבור ה- MOVS במערך מקביל, ניתן לחשב ערך זרם מתח על ידי פשוט הוספת דירוג זרם הזרם של ה- MOVS האינדיבידואלי כדי להשיג את דירוג זרם הזרם של המערך. בכך יש לקחת בחשבון את התיאום של התפעול.

ישנן השערות רבות באיזה רכיב, איזה טופולוגיה ופריסה של טכנולוגיה ספציפית מייצרת את ה- SPD הטוב ביותר להיפטר זרם מתח. במקום להציג את כל האפשרויות, עדיף שהדיון בדירוג הנוכחי של הזרם, דירוג שוטף של שחרור נומינלי או יכולות שוטפות מתח סובל סביב נתוני בדיקת הביצועים. ללא קשר לרכיבים המשמשים בתכנון, או למבנה המכני הספציפי שנפרס, מה שחשוב הוא של- SPD דירוג זרם מתח או דירוג זרם פריקה נומינלי המתאים ליישום.

המהדורה הנוכחית של תקנות חיווט IET, BS 7671: 2018, קובעת כי אלא אם כן מתבצעת הערכת סיכונים, תינתן הגנה מפני מתח יתר חולף במקום בו יכולה התוצאה הנגרמת כתוצאה מתח מתח יתר:

לגרום לפגיעה קשה או באובדן של חיי אדם; אוֹ

לגרום להפרעה של השירותים הציבוריים ו/או נזק למורשת תרבותית; אוֹ

לגרום להפרעה של פעילות מסחרית או תעשייתית; אוֹ

משפיעים על מספר גדול של אנשים הממוקמים משותפים.

תקנה זו חלה על כל סוגי המקום הכוללים מקומיים, מסחריים ותעשייתיים.

אמנם תקנות חיווט IET אינן רטרוספקטיבה, שם מתבצעת עבודה במעגל קיים בתוך התקנה שתוכננה והותקנה למהדורה קודמת של תקנות חיווט IET, יש צורך להבטיח שהמעגל שהשתנה עומד בפני האחרון מהדורה, זה יועיל רק אם יותקנו SPDS כדי להגן על כל ההתקנה.

ההחלטה אם לרכוש SPDS נמצאת בידי הלקוח, אך יש לספק להם מספיק מידע כדי לקבל החלטה מושכלת אם הם רוצים להשמיט SPDS. יש לקבל החלטה על סמך גורמי סיכון בטיחותיים ובעקבות הערכת עלות של SPDs, שעשויים לעלות מעט כמו כמה מאות פאונד, כנגד עלות ההתקנה החשמלית והציוד המחובר אליו כמו מחשבים, טלוויזיות וציוד הכרחי, לדוגמה, גילוי עשן ובקרות דוודים.

ניתן להתקין הגנה על מתח ביחידת צרכנים קיימת אם היה שטח פיזי מתאים היה זמין או אם מספיק מקום לא היה זמין, ניתן היה להתקין אותה במתחם חיצוני הסמוך ליחידת הצרכנים הקיימת.

כדאי גם לבדוק עם חברת הביטוח שלך מכיוון שפוליסות מסוימות עשויות לציין כי יש לכסות את הציוד ב- SPD או שהם לא יתשלמו במקרה של תביעה.

הדירוג של מגן הזינוק (המכונה בדרך כלל הגנת ברק) מוערך על פי תורת IEC 61643-31 & EN 50539-11 תיאוריית הגנת הברקים של חלוקת המשנה, המותקנת בצומת המחיצה. הדרישות והפונקציות הטכניות נבדלות זו מזו. מכשיר ההגנה על הברק הראשון שלב ראשון מותקן בין אזור 0-1, גבוה לדרישת הזרימה, הדרישה המינימלית של IEC 61643-31 & en 50539-11 היא ITOTAL (10/350) 12.5 ka, והשני והשלישי רמות מותקנות בין אזורי 1-2 ו- 2-3, בעיקר כדי לדכא את המתח.

מכשירי מגן מתח (SPDs) חיוניים בהגנה על ציוד אלקטרוני מפני ההשפעות המזיקות של מתח יתר חולף העלול לגרום נזק, השבתה של המערכת ואובדן נתונים.

במקרים רבים, עלות החלפת ציוד או תיקון יכולה להיות משמעותית, במיוחד ביישומים קריטיים למשימה כמו בתי חולים, מרכזי נתונים ומפעלים תעשייתיים.

מפסקים ונתיכים לא נועדו לטפל באירועים בעלי אנרגיה גבוהה אלה, מה שהופך את הגנת הזינוק הנוספת.

בעוד ש- SPDs מיועדים באופן ספציפי כדי להסיט מתח יתר חולף הרחק מהציוד, להגן עליו מפני נזק והארכת תוחלת חייו.

לסיכום, SPDs חיוניים בסביבה הטכנולוגית המודרנית.

עקרון עבודה של SPD

העיקרון הבסיסי העומד מאחורי SPDS הוא שהם מספקים מסלול עכבה נמוך לקרקע לעודף מתח. כאשר מתרחשים דוקרני מתח או נחשולים, SPDS פועלים על ידי הסטת המתח העודף והזרם לקרקע.

באופן זה, גודל המתח הנכנס מופחת לרמה בטוחה שאינה פוגעת במכשיר המצורף.

כדי לעבוד, מכשיר להגנת מתח צריך להכיל לפחות רכיב לא לינארי אחד (פער וריסטור או ניצוץ), אשר בתנאים שונים מעברים בין מצב עכבה גבוה ונמוך.

תפקידם הוא להסיט את זרם הפריקה או הדחף ולהגביל את המתח המופרז בציוד במורד הזרם.

התקני הגנת מתח מתפקדים תחת שלושת המצבים המפורטים להלן.

א. מצב רגיל (היעדר מתח)

במקרה של תנאי נחשול, ל- SPD אין השפעה על המערכת ומשמשת כמעגל פתוח, היא נשארת במצב עכבה גבוה.

ב. במהלך נחשולי מתח

במקרה של דוקרני מתח וגידולים, SPD עובר למצב ההולכה והעכבה שלו פחתה. בדרך זו היא תגן על המערכת על ידי הסטת זרם הדחף לקרקע.

ג. חזרה לפעולה רגילה

לאחר שחרור מתח יתר, SPD עבר חזרה למצב העכבה הרגיל שלו.

מכשירי מגן מתח (SPDs) הם רכיבים חיוניים של רשתות חשמל. עם זאת, בחירת SPD מתאים למערכת שלך עשויה להיות נושא קשה.

מתח הפעלה מקסימאלי רציף (UC)

המתח המדורג של SPD צריך להיות תואם למתח המערכת החשמלית כדי להציע הגנה מתאימה למערכת. דירוג מתח נמוך יותר יפגע במכשיר ודירוג גבוה יותר לא יסיט את החולף כראוי.

זמן תגובה

זה מתואר כזמן ה- SPD מגיב למעברים. ככל ש- SPD מהיר יותר מגיב, כך ההגנה על ידי ה- SPD טובה יותר. בדרך כלל, ל- SPDs מבוסס דיודה זנר יש את התגובה המהירה ביותר. לסוגים מלאי גז יש זמן תגובה איטי יחסית ולתמים וסוגי Mov הם בעלי זמן התגובה האיטי ביותר.

זרם פריקה נומינלי (IN)

יש לבדוק SPD בצורת גל 8/20 מיקרו והערך האופייני ל- SPD בגודל מיניאטורי מגורים הוא 20KA.

זרם פריקה מקסימלי של דחף (IIMP)

המכשיר חייב להיות מסוגל להתמודד עם זרם הזרם המרבי הצפוי ברשת ההפצה כדי להבטיח שהוא לא ייכשל במהלך אירוע חולף ויש לבדוק את המכשיר באמצעות צורת גל של 10/350μs.

מתח הידוק

זהו מתח סף ומעל מפלס מתח זה, SPD מתחיל להדק כל מתח מתח שהוא מגלה בקו החשמל.

יצרן ותעודות

בחירת SPD מיצרן ידוע שיש לו הסמכה ממתקן בדיקות חסר פניות, כמו UL או IEC, הוא קריטי. ההסמכה מבטיחה כי המוצר נבדק ומעביר את כל דרישות הביצועים והביטחון.

הבנת הנחיות הגודל הללו תאפשר לך לבחור את מכשיר ההגנה על הזינוק הטוב ביותר לצרכים שלך ולהבטיח הגנה אפקטיבית של מתח.

מכשירי מגן מתח (SPDs) מהונדסים כדי לספק הגנה אמינה מפני מתנפחים חולפים, אך גורמים מסוימים יכולים להוביל לכישלונם. להלן כמה מהסיבות הבסיסיות מאחורי כישלון SPDS:

1. נחשולי כוח חריגים

אחד הגורמים העיקריים לכישלון SPD הוא מתח יתר, מתח יתר על המידה יכול להתרחש בגלל שביתות ברקים, נחשולי חשמל או הפרעות חשמל אחרות. הקפד להתקין את סוג ה- SPD הנכון לאחר חישובי תכנון מתאימים בהתאם למיקום.

2. פקטור

בשל תנאים סביבתיים הכוללים טמפרטורה ולחות, ל- SPDS יש חיי מדף מוגבלים ועלולים להתדרדר לאורך זמן. יתר על כן, SPDs יכולים להיפגע על ידי דוקרני מתח תכופים.

3. בעיות תצורה

מוגדר מוטעה, למשל כאשר SPD מוגדר WYE מקושר לעומס המחובר באמצעות דלתא. זה עשוי לחשוף את ה- SPD למתחים גדולים יותר, מה שעלול לגרום לכישלון SPD.

4. כישלון רכיב

SPDs מכילים מספר רכיבים, כגון מגורי תחמוצת מתכת (MOVS), שיכולים להיכשל עקב פגמים בייצור או גורמים סביבתיים.

5. דמיון הארקה

כדי ש- SPD יפעל כראוי, יש צורך בהארקה. SPD יכול לתקלה או אולי להפוך לדאגה בטיחותית אם הוא מבוסס באופן לא ראוי.