مبدأ وتصميم قواطع دوائر الحماية من زيادة التيار

إن قاطع دائرة الحماية من زيادة التيار هو في الواقع ما نسميه عادةً جهاز الحماية من زيادة التيار، ويُسمى أيضًا جهاز الحماية من زيادة الصواعق.إنها نوع من المعدات أو الدوائر التي توفر حماية السلامة لمختلف المعدات الكهربائية والأدوات ودوائر الاتصالات.يتم استخدامه لامتصاص الجهد الزائد أو الذروة بين شبكة التيار المتردد لضمان عدم تعرض المعدات أو الدائرة التي تحميها للتلف.
يمكن لقاطع دائرة الحماية من زيادة التيار التعامل مع زيادات الجهد أو الارتفاعات التي تصل إلى آلاف الفولتات، بالطبع، يعتمد هذا على معلمات ومواصفات واقي زيادة التيار المحدد.هناك أيضًا أدوات حماية من زيادة التيار spd مخصصة لعدة مئات من الفولتات، اعتمادًا على سيناريو الاستخدام الخاص بالمستخدم.يمكن لجهاز الحماية من زيادة التيار أن يتحمل طفرات الجهد العالي في لحظة، ولكن لا يمكن أن تكون مدة الجهد الكهربي طويلة جدًا، وإلا فإن الحامي سوف يسخن ويحترق بسبب امتصاص الطاقة الزائد.

ما هو الطفرة؟

الطفرة هي نوع من التدخل العابر.في ظل ظروف معينة، يتجاوز الجهد اللحظي على شبكة الطاقة نطاق الجهد العادي المقدر.بشكل عام، لن يستمر هذا العابر لفترة طويلة، ولكن قد يكون له سعة عالية جدًا.وقد يكون ارتفاعًا مفاجئًا خلال جزء من المليون من الثانية فقط.على سبيل المثال، فإن لحظة البرق أو فصل الأحمال الحثية أو توصيل الأحمال الكبيرة سيكون لها تأثير كبير على شبكة الكهرباء.في معظم الحالات، إذا كانت المعدات أو الدائرة المتصلة بشبكة الطاقة لا تحتوي على تدابير حماية من زيادة التيار، فمن السهل أن يتلف الجهاز، وستكون درجة الضرر مرتبطة بمستوى جهد تحمل الجهاز.

في ظل ظروف العمل العادية، يتم الحفاظ على الجهد الكهربائي عند نقطة الاختبار عند حالة مستقرة تبلغ 500 فولت.ومع ذلك، إذا تم فصل المفتاح q فجأة، فسوف تحدث زيادة في الجهد العالي عند نقطة الاختبار بسبب تأثير القوة الدافعة الكهربائية العكسية بسبب التغيير المفاجئ للتيار الحثي.

دائرتان للحماية من زيادة التيار شائعة الاستخدام

1. واقي الطفرة من المستوى الأول

عادةً ما يتم تثبيت جهاز الحماية من زيادة التيار من المستوى الأول عند مدخل المنزل أو المبنى.سوف يحمي جميع المعدات من نقطة اتصال المدخل من التعرض للاضطهاد بسبب الزيادات المفاجئة.عادةً ما تكون سعة وحجم واقي التيار من المستوى الأول كبيرًا جدًا ومكلفًا، ولكنه ضروري.

2. حامي الطفرة من المستوى الثاني

مستوى الحماية من زيادة التيار من المستوى الثاني ليس كبيرًا من حيث السعة مثل المستوى الأول ويمتص طاقة أقل، ولكنه سهل الحمل للغاية.يتم تثبيته عادة عند نقطة الوصول للمعدات الكهربائية، مثل المقبس، أو حتى يتم دمجه في الواجهة الأمامية للوحة الطاقة للمعدات الكهربائية لتوفير قدرة الحماية الثانوية للمعدات.

الشكل التالي عبارة عن رسم تخطيطي بسيط لتركيب جهاز الحماية من زيادة التيار:

دائرة حماية الطفرة الثانوية المشتركة

بالنسبة للعديد من الأشخاص، لا يُعرف سوى القليل عن دائرة الحماية من زيادة التيار الثانوية، نظرًا لأن معظمها مدمج في لوحة الطاقة.غالبًا ما تكون لوحة الطاقة المزعومة هي الواجهة الأمامية لإدخال العديد من المعدات الكهربائية، عادةً ما تكون دائرة AC-AC، ودائرة AC-DC هي أيضًا دائرة يتم توصيلها مباشرة بالمقبس.إن أهم دور لدائرة الحماية من الصواعق المصممة على لوحة الطاقة هو توفير الحماية في الوقت المناسب في حالة حدوث زيادة، مثل قطع الدائرة أو امتصاص جهد التيار.
نوع آخر من دوائر الحماية من زيادة التيار الثانوية، مثل UPS (إمدادات الطاقة غير المنقطعة)، سيكون لدى بعض مصادر طاقة UPS المعقدة دائرة حماية مدمجة من زيادة التيار، والتي لها نفس وظيفة واقي التيار على لوحة إمداد الطاقة العادية.

كيف يعمل جهاز الحماية من زيادة التيار؟

يوجد واقي من زيادة التيار، والذي سيقطع مصدر الطاقة في الوقت المناسب عند حدوث ارتفاع الجهد.هذا النوع من أدوات الحماية من زيادة التيار ذكي للغاية ومعقد.وبالطبع فهو مكلف نسبيًا، ونادرا ما يستخدم بشكل عام.يتكون هذا النوع من واقي التيار عمومًا من مستشعر الجهد وجهاز التحكم والمزلاج.يقوم مستشعر الجهد بشكل أساسي بمراقبة ما إذا كان هناك تقلب في جهد شبكة الطاقة.تقرأ وحدة التحكم إشارة الجهد الزائد لمستشعر الجهد وتتحكم في المزلاج في الوقت المناسب كعملية تشغيل وإيقاف لدائرة التحكم في المشغل عندما يتم الحكم عليها كإشارة زيادة.
هناك نوع آخر من دوائر الحماية من زيادة التيار، والتي لا تقطع الدائرة عند حدوث زيادة، ولكنها تثبت جهد التيار المتصاعد وتمتص الطاقة الزائدة.عادةً ما يكون هذا مدمجًا في لوحة الدائرة، مثل تبديل دوائر إمداد الطاقة سيكون لها هذا النوع من دوائر الحماية من زيادة التيار.الدائرة بشكل عام كما هو مبين في الشكل أدناه:

واقي التيار 1، عبر الحدود بين الخط المباشر والخط المحايد، أي دائرة قمع الوضع التفاضلي.يتم توصيل واقيات زيادة التيار 2 و3 على التوالي بالسلك المباشر بالأرض والسلك المحايد بالأرض، وهو وضع شائع للقمع.يتم استخدام جهاز زيادة الوضع التفاضلي لربط وامتصاص جهد التيار الزائد بين السلك المباشر والسلك المحايد.بنفس الطريقة، يتم استخدام جهاز زيادة الوضع الشائع لتثبيت جهد التيار لسلك الطور على الأرض.بشكل عام، يكفي تركيب جهاز حماية من زيادة التيار 1 لمعايير زيادة التيار الأقل تطلبًا، ولكن في بعض المناسبات الصعبة، يجب إضافة الوضع الشائع للحماية من زيادة التيار.

أصل ارتفاع الجهد

هناك العديد من العوامل التي يمكن أن تنتج جهدًا مفاجئًا، ويرجع ذلك عمومًا إلى ضربات البرق، وشحن وتفريغ المكثف، ودوائر الرنين، ودوائر التبديل الحثية، وتداخل محرك المحرك، وما إلى ذلك. يمكن القول أن جهد التيار الزائد على شبكة الطاقة موجود في كل مكان.لذلك، من الضروري جدًا تصميم جهاز حماية من زيادة التيار في الدائرة.

الوسيلة التي تنشر الطفرة

فقط مع وسيلة انتشار مناسبة، فإن الجهد الزائد لديه الفرصة لتدمير المعدات الكهربائية.

خط الكهرباء - يعد خط الطاقة الوسيلة الأكثر أهمية ومباشرة لنشر الزيادات المفاجئة، لأن جميع المعدات الكهربائية تقريبًا يتم تشغيلها بواسطة خط كهرباء، كما أن شبكة توزيع خطوط الكهرباء منتشرة في كل مكان.

موجات الراديو - في الواقع، المدخل الرئيسي هو الهوائي، الذي يسهل استقبال الزيادات اللاسلكية أو ضربات البرق، والتي يمكن أن تتعطل المعدات الكهربائية في لحظة.عندما يضرب البرق الهوائي، فإنه يخترق جهاز استقبال التردد اللاسلكي.

المولد - في مجال إلكترونيات السيارات، سيتم أيضًا تعريف زيادات الجهد مع التركيز.في كثير من الأحيان، عندما يكون لدى المولد تقلبات معقدة، سيتم توليد جهد كهربائي كبير.

الدائرة الحثية - عندما يتغير الجهد عند طرفي المحرِّض فجأة، غالبًا ما يتم توليد جهد كهربائي مفاجئ.

كيفية تصميم دائرة حماية الطفرة

ليس من الصعب تصميم دائرة حماية من زيادة التيار.في الواقع، لتصميم دائرة مدمجة للحماية من زيادة التيار، فإن أبسط طريقة تتطلب مكونًا واحدًا فقط، وهو مكثف MOV أو صمام ثنائي TVS عابر.كما هو موضح في الشكل أدناه، يمكن أن تكون واقيات التيار 1-3 عبارة عن متغيرات MOV أو TVS.

في بعض الأحيان، يكون من الضروري فقط توصيل مكثف MOV بالتوازي بين الخط المحايد لخط طاقة التيار المتردد للوفاء بمعيار IEC.في العديد من التطبيقات، من الضروري إضافة دائرة حماية من زيادة التيار بين السلك الحي الصفري والأرض في نفس الوقت لتلبية متطلبات معيار الارتفاع العالي، على سبيل المثال، المتطلبات أعلى من 4KV.

حامي عرام لVaristor MOV

الخصائص الأساسية لـ MOV

1. MOV يرمز إلى مكثف أكسيد المعدن، مقاوم أكسيد المعدن، وسوف تتغير قيمة مقاومته وفقًا للجهد عبر المقاوم.يتم استخدامه عادةً بين شبكات طاقة التيار المتردد للتعامل مع الجهد الزائد.
2. MOV هو جهاز خاص يعتمد على الجهد.
3. عندما تعمل MOV فإن خصائصها تشبه إلى حد ما الثنائيات، وهي غير خطية وغير مناسبة لقانون أوم، ولكن خصائص الجهد والتيار الخاصة بها تكون ثنائية الاتجاه، بينما الثنائيات أحادية الاتجاه.
4. إنه أشبه بصمام ثنائي TVS ثنائي الاتجاه.
5. عندما لا يصل الجهد عبر المكثف إلى جهد المشبك، فإنه يكون في حالة دائرة مفتوحة.

اختيار موقع المتغير في دائرة الحماية من زيادة التيار

يعد المكثف عنصرًا حاسمًا في واقي التيار.عند التصميم، تأكد من أنه قريب قدر الإمكان من المصهر عند طرف الإدخال، كما هو موضح في الشكل أدناه.بهذه الطريقة، يمكن التأكد من أن المصهر يمكن أن ينفجر في الوقت المناسب عند حدوث تيار متصاعد، وتكون الدائرة اللاحقة في حالة مفتوحة لتجنب المزيد من الضرر أو حتى الحريق الناجم عن التيار المتصاعد.