سرج ارستر چیست؟ + عملکرد و کاربرد آن
سرج ارستر چیست؟
در دنیای امروز که به شدت به تجهیزات الکتریکی متکی هستیم، حفاظت از این دستگاه‌ها در برابر نوسانات ناگهانی ولتاژ از اهمیت بالایی برخوردار است. دستگاه حفاظت در برابر ولتاژهای ناگهانی (سرج ارستر) که گاهی از آن با نام صاعقه‌گیر یا برقگیر نیز یاد می‌شود، ابزاری حیاتی برای محافظت از سیستم‌های الکتریکی و تجهیزات متصل به آن‌ها در برابر این نوسانات غیرمنتظره است.
این نوسانات، که می‌توانند بسیار بزرگ باشند، در کسری از ثانیه ظاهر شده و ناپدید می‌شوند، در حالی که یک موج سینوسی عادی برای تکمیل شدن 20 میلی‌ثانیه زمان نیاز دارد؛ این ولتاژهای ناگهانی در عرض چند میکروثانیه پدیدار و محو می‌شوند.
هدف اصلی سرج ارستر (SPD)، هدایت جریان بسیار زیاد ناشی از این افزایش ناگهانی ولتاژ به سمت زمین در مدت زمان بسیار کوتاه است تا از آسیب رسیدن به تجهیزات جلوگیری شود.
SPD ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که به صورت موازی با خطوط اصلی برق متصل شوند. عملکرد اصلی آن‌ها بر پایه تغییر ناگهانی مقاومت داخلی‌شان در مواجهه با ولتاژ بالا استوار است.
در شرایط عادی، SPD ها مقاومت بسیار بالایی دارند و اجازه عبور جریان را نمی‌دهند؛ اما زمانی که ولتاژ خط به یک مقدار از پیش تعیین شده برسد، مقاومت آن‌ها به شدت کاهش یافته و جریان اضافی را به سمت زمین هدایت می‌کنند.
ساختمان اصلی سرج ارستر (SPD)
1. وریستور اکسید فلز (MOV):
این قطعه که با نام VDR یا مقاومت وابسته به ولتاژ نیز شناخته می‌شود، به طور معمول دارای مقاومت بسیار بالا (نزدیک به بی‌نهایت) است. اما هنگامی که ولتاژ به یک مقدار از پیش تعیین شده می‌رسد، مقاومت MOV به طور ناگهانی کاهش می‌یابد و به جریان زیادی اجازه عبور می‌دهد.
2. دیود سرکوب‌کننده ولتاژ گذرا (TVS Diode):
مشابه MOV، دیود TVS نیز تا زمانی که ولتاژ به یک مقدار از پیش تعیین شده نرسد، اجازه عبور جریان را نمی‌دهد. در مواجهه با ولتاژ بالا و لحظه‌ای، این دیود نیز جریان حاصله را از خود عبور می‌دهد.
3. لوله تخلیه گاز (GDT):
این لوله دارای الکترودهایی است که با گاز ویژه‌ای پر شده‌اند. GDT فقط زمانی اجازه عبور جریان بین الکترودهای خود را می‌دهد که ولتاژ بالایی به آن اعمال شود.
4. شکاف جرقه (Spark Gap):
شکاف جرقه دارای الکترودهایی با فاصله بسیار کم است که در حالت عادی اجازه عبور جریان را نمی‌دهند. اما در صورت اعمال ولتاژ ناگهانی و بسیار بالا، الکترودها به سرعت اجازه عبور جریان زیاد را از شکاف می‌دهند.
نحوه نصب SPD در تابلوهای توزیع برق
نصب صحیح SPD برای عملکرد مطلوب آن ضروری است. دو حالت اصلی نصب برای تابلوهای توزیع تک فاز و سه فاز وجود دارد:
1. در تابلوی توزیع تک فاز:
در یک تابلوی توزیع تک فاز، سیم‌های فاز و نول از کنتور ابتدا به ورودی پایین کلید اصلی (Main Switch) وصل می‌شوند، و سپس از بالای آن به ورودی بالای کلید RCD (کلید جریان باقیمانده) متصل می‌گردند.
برای نصب SPD، نیاز است که سیم‌های کلید اصلی به RCD (هم فاز و هم نول) به طور موقت برداشته شوند. SPD بین کلید اصلی و RCD قرار می‌گیرد. پایه‌های فاز و نول کلید اصلی باید به SPD وصل شوند و سپس پایه‌های فاز و نول SPD به ورودی‌های بالای RCD متصل گردند.
خروجی نول RCD به شین نول متصل می‌شود، و شین فاز به خروجی فاز RCD و به ورودی‌های پایین کلیدهای مینیاتوری (MCB) وصل می‌شود. ارت حفاظتی در پایین SPD که دو سر خطی SPD را از داخل به هم متصل می‌کند، باید با یک سیم ارت 10 میلی‌متر مربع به شین ارت متصل شود.
2. در تابلوی توزیع سه فاز:
در تابلوهای توزیع سه فاز نیز فضای لازم برای نصب SPD بین کلید اصلی و RCD در نظر گرفته شده است. چهار خط (سه فاز و یک نول) از کنتور به ورودی پایین کلید اصلی وصل می‌شوند، و سپس از بالای کلید اصلی، سه خط اصلی (فازها) و خط نول به ورودی‌های بالای RCD متصل می‌گردند.
سه خط اصلی از RCD به فیوزهای بار و خط نول به شین نول وصل می‌شوند. SPD به گونه‌ای نصب می‌شود که چهار خط به پایانه‌های L1، L2، L3 و N آن متصل شوند. هرچند ممکن است اتصال مستقیم از خطوط اصلی نمایش داده شود، اما اتصال باید از ترمینال‌های بالای کلید اصلی گرفته شود، مشابه تابلوهای تک فاز.
پارامترهای کلیدی SPD
Uc (حداکثر ولتاژ کار مداوم): این مقدار، حداکثر ولتاژ پیوسته‌ای است که SPD می‌تواند به صورت موازی با خط تحمل کند. به عنوان مثال، اگر Uc 385 ولت باشد، هرگونه افزایش ناگهانی ولتاژ بالای 385 ولت در خطوط اصلی باعث فعال شدن SPD و هدایت جریان به زمین می‌شود. انتخاب Uc کمی بالاتر از حداکثر ولتاژ عادی (مثلاً 325 ولت برای سیستم 230 ولت RMS) ضروری است تا از فعال شدن‌های غیرضروری و کاهش عمر SPD جلوگیری شود.
In (جریان نامی تخلیه): این نشان‌دهنده مقدار جریانی است که SPD می‌تواند آن را به صورت نامی تحمل کند. اگر 20kA باشد، به این معنی است که SPD می‌تواند 20000 آمپر را حدود 15 بار قبل از تضعیف و خرابی نهایی مدیریت کند.
Imax (حداکثر جریان تخلیه): این بالاترین جریانی است که SPD می‌تواند قبل از خرابی کامل از خود عبور دهد. به عنوان مثال، 40kA به این معنی است که SPD می‌تواند حداکثر 40000 آمپر را فوراً به زمین هدایت کند، اما در این سطح بحرانی، اجزای داخلی آن در بیشتر موارد از کار می‌افتند و SPD بی‌اثر می‌شود. در چنین وضعیتی، چراغ نشانگر سبز روشن روی SPD به رنگ قرمز تغییر می‌کند تا نشان دهد SPD دیگر کار نمی‌کند.
Up (سطح حفاظت ولتاژ): این حداکثر سطح ولتاژ حفاظتی است که SPD می‌تواند فراهم کند. اگر 2.0kV باشد، به این معنی است که SPD حداکثر پیک ولتاژ گذرا را در 2000 ولت جذب کرده و جریان زیاد حاصله را فوراً از طریق سیستم ارت به زمین هدایت می‌کند، به طوری که تنها 385 ولت در خطوط اصلی باقی می‌ماند.
آیا این مقاله برایتان مفید بود؟
