सर्ज प्रोटेक्टर सर्किट ब्रेकर का सिद्धांत और डिज़ाइन

सर्ज प्रोटेक्टर सर्किट ब्रेकर वास्तव में वह है जिसे हम आमतौर पर सर्ज प्रोटेक्टर डिवाइस कहते हैं, जिसे लाइटनिंग सर्ज प्रोटेक्टर भी कहा जाता है।यह एक प्रकार का उपकरण या सर्किट है जो विभिन्न विद्युत उपकरणों, उपकरणों और संचार सर्किट के लिए सुरक्षा सुरक्षा प्रदान करता है।इसका उपयोग एसी ग्रिड के बीच उछाल या पीक वोल्टेज को अवशोषित करने के लिए किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि जिस उपकरण या सर्किट की यह सुरक्षा करता है वह क्षतिग्रस्त न हो।
सर्ज प्रोटेक्टर सर्किट ब्रेकर हजारों वोल्ट के वोल्टेज सर्ज या स्पाइक्स को संभाल सकता है, बेशक, यह चयनित सर्ज प्रोटेक्टर के मापदंडों और विशिष्टताओं पर निर्भर करता है।उपयोगकर्ता के उपयोग परिदृश्य के आधार पर, कई सौ वोल्ट के लिए समर्पित एसपीडी सर्ज रक्षक भी हैं।सर्ज रक्षक एक पल में उच्च वोल्टेज स्पाइक्स का सामना कर सकता है, लेकिन स्पाइक वोल्टेज की अवधि बहुत लंबी नहीं हो सकती है, अन्यथा अत्यधिक ऊर्जा अवशोषण के कारण रक्षक गर्म हो जाएगा और जल जाएगा।

उछाल क्या है?

उछाल एक प्रकार का क्षणिक हस्तक्षेप है।कुछ शर्तों के तहत, पावर ग्रिड पर तात्कालिक वोल्टेज रेटेड सामान्य वोल्टेज की सीमा से अधिक हो जाता है।आम तौर पर, यह क्षणिक बहुत लंबे समय तक नहीं रहेगा, लेकिन इसका आयाम बहुत अधिक हो सकता है।यह एक सेकंड के दस लाखवें हिस्से में अचानक उच्च स्तर पर पहुंच सकता है।उदाहरण के लिए, बिजली गिरने, आगमनात्मक भार को डिस्कनेक्ट करने, या बड़े भार को जोड़ने का पावर ग्रिड पर बहुत बड़ा प्रभाव पड़ेगा।ज्यादातर मामलों में, यदि पावर ग्रिड से जुड़े उपकरण या सर्किट में वृद्धि सुरक्षा उपाय नहीं हैं, तो डिवाइस का क्षतिग्रस्त होना आसान है, और क्षति की डिग्री डिवाइस के झेलने वाले वोल्टेज स्तर से संबंधित होगी।

सामान्य कामकाजी परिस्थितियों में, परीक्षण बिंदु पर वोल्टेज 500V की स्थिर स्थिति पर बनाए रखा जाता है।हालाँकि, यदि स्विच क्यू अचानक डिस्कनेक्ट हो जाता है, तो आगमनात्मक धारा में अचानक परिवर्तन के कारण रिवर्स इलेक्ट्रोमोटिव बल प्रभाव के कारण परीक्षण बिंदु पर एक उच्च वोल्टेज वृद्धि होगी।

आमतौर पर प्रयुक्त होने वाले दो सर्ज प्रोटेक्शन सर्किट

1. प्रथम-स्तरीय सर्ज रक्षक

प्रथम-स्तरीय सर्ज सुरक्षा उपकरण आमतौर पर किसी घर या भवन के प्रवेश द्वार पर स्थापित किया जाता है।यह प्रवेश कनेक्शन बिंदु से सभी उपकरणों को सर्ज द्वारा सताए जाने से बचाएगा।आमतौर पर प्रथम-स्तरीय सर्ज प्रोटेक्टर की क्षमता और मात्रा दोनों ही बहुत बड़ी और महंगी होती है, लेकिन यह आवश्यक है।

2. दूसरे स्तर का सर्ज रक्षक

दूसरे स्तर का सर्ज प्रोटेक्टर पहले स्तर की तरह क्षमता में बड़ा नहीं है और कम ऊर्जा अवशोषित करता है, लेकिन यह बहुत पोर्टेबल है।यह आमतौर पर बिजली के उपकरणों के पहुंच बिंदु पर स्थापित किया जाता है, जैसे सॉकेट, या यहां तक ​​कि उपकरणों के लिए माध्यमिक सुरक्षा क्षमता प्रदान करने के लिए बिजली के उपकरणों के पावर बोर्ड के सामने के छोर में भी एकीकृत किया जाता है।

निम्नलिखित चित्र सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस की स्थापना का एक सरल योजनाबद्ध आरेख है:

सामान्य माध्यमिक सर्ज प्रोटेक्शन सर्किट

कई लोगों को सेकेंडरी सर्ज प्रोटेक्शन सर्किट के बारे में बहुत कम जानकारी है, क्योंकि उनमें से अधिकांश पावर बोर्ड पर एकीकृत हैं।तथाकथित पावर बोर्ड अक्सर कई विद्युत उपकरणों के इनपुट का अगला सिरा होता है, आमतौर पर एसी-एसी, एसी-डीसी सर्किट भी एक सर्किट होता है जिसे सीधे सॉकेट में प्लग किया जाता है।पावर बोर्ड पर डिज़ाइन किए गए बिजली संरक्षण सर्किट की सबसे महत्वपूर्ण भूमिका उछाल की स्थिति में समय पर सुरक्षा प्रदान करना है, जैसे सर्किट को काटना या सर्ज वोल्टेज, करंट को अवशोषित करना।
एक अन्य प्रकार का सेकेंडरी सर्ज प्रोटेक्शन सर्किट, जैसे कि यूपीएस (अनइंटरप्टिबल पावर सप्लाई), कुछ जटिल यूपीएस बिजली आपूर्ति में बिल्ट-इन सर्ज प्रोटेक्शन सर्किट होगा, जिसका कार्य सामान्य बिजली आपूर्ति बोर्ड पर सर्ज प्रोटेक्टर के समान होता है।

सर्ज प्रोटेक्शन डिवाइस कैसे काम करता है?

एक सर्ज प्रोटेक्टर है, जो सर्ज वोल्टेज आने पर समय पर बिजली की आपूर्ति काट देगा।इस प्रकार का सर्ज रक्षक बहुत बुद्धिमान और जटिल है।और निःसंदेह यह अपेक्षाकृत महंगा है, और आमतौर पर इसका उपयोग बहुत कम किया जाता है।इस प्रकार का सर्ज रक्षक आम तौर पर वोल्टेज सेंसर, नियंत्रक और कुंडी से बना होता है।वोल्टेज सेंसर मुख्य रूप से मॉनिटर करता है कि पावर ग्रिड वोल्टेज में उतार-चढ़ाव बढ़ रहा है या नहीं।नियंत्रक वोल्टेज सेंसर के सर्ज वोल्टेज सिग्नल को पढ़ता है और समय पर एक्चुएटर कंट्रोल सर्किट के ऑन-ऑफ के रूप में कुंडी को नियंत्रित करता है जब इसे सर्ज सिग्नल के रूप में आंका जाता है।
एक अन्य प्रकार का सर्ज प्रोटेक्टर सर्किट है, जो उछाल आने पर सर्किट को काटता नहीं है, बल्कि यह सर्ज वोल्टेज को दबा देता है और सर्ज ऊर्जा को अवशोषित कर लेता है।यह आमतौर पर सर्किट बोर्ड में बनाया जाता है, जैसे स्विचिंग बिजली आपूर्ति सर्किट में इस प्रकार का सर्ज प्रोटेक्शन सर्किट होगा।सर्किट आम ​​तौर पर नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है:

सर्ज रक्षक 1, लाइव लाइन और न्यूट्रल लाइन के बीच की सीमा के पार, यानी, अंतर मोड दमन सर्किट।सर्ज प्रोटेक्टर 2 और 3 क्रमशः लाइव वायर से अर्थ और न्यूट्रल वायर से अर्थ से जुड़े होते हैं, जो सामान्य मोड दमन है।डिफरेंशियल मोड सर्ज डिवाइस का उपयोग लाइव वायर और न्यूट्रल वायर के बीच सर्ज वोल्टेज को क्लैंप और अवशोषित करने के लिए किया जाता है।उसी तरह, सामान्य मोड सर्ज डिवाइस का उपयोग चरण तार के सर्ज वोल्टेज को पृथ्वी पर क्लैंप करने के लिए किया जाता है।आम तौर पर, कम मांग वाले सर्ज मानकों के लिए सर्ज प्रोटेक्टर 1 स्थापित करना पर्याप्त है, लेकिन कुछ मांग वाले अवसरों के लिए, सामान्य मोड सर्ज प्रोटेक्शन को जोड़ा जाना चाहिए।

वोल्टेज वृद्धि की उत्पत्ति

ऐसे कई कारक हैं जो सर्ज वोल्टेज उत्पन्न कर सकते हैं, आमतौर पर बिजली गिरने, कैपेसिटर चार्जिंग और डिस्चार्जिंग, रेज़ोनेंट सर्किट, इंडक्टिव स्विचिंग सर्किट, मोटर ड्राइव हस्तक्षेप आदि के कारण। पावर ग्रिड पर सर्ज वोल्टेज हर जगह कहा जा सकता है।इसलिए, सर्किट में सर्ज प्रोटेक्टर डिजाइन करना काफी आवश्यक है।

वह माध्यम जो उछाल का प्रचार करता है

केवल एक उपयुक्त प्रसार माध्यम के साथ, सर्ज वोल्टेज में विद्युत उपकरण को नष्ट करने का अवसर होता है।

पावर लाइन- पावर लाइन उछाल फैलाने का सबसे महत्वपूर्ण और प्रत्यक्ष माध्यम है, क्योंकि लगभग सभी विद्युत उपकरण पावर लाइन द्वारा संचालित होते हैं, और पावर लाइन वितरण नेटवर्क सर्वव्यापी है।

रेडियो तरंगें-वास्तव में, मुख्य प्रवेश द्वार एंटीना है, जो वायरलेस सर्ज या बिजली के हमलों को प्राप्त करना आसान है, जो एक पल में बिजली के उपकरणों को तोड़ सकता है।जब बिजली एंटीना से टकराती है, तो यह रेडियो फ्रीक्वेंसी रिसीवर में प्रवेश कर जाती है।

अल्टरनेटर-ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में वोल्टेज सर्ज को भी जोर देकर परिभाषित किया जाएगा।अक्सर जब अल्टरनेटर में जटिल उतार-चढ़ाव होता है, तो एक बड़ा सर्ज वोल्टेज उत्पन्न होगा।

आगमनात्मक सर्किट-जब प्रारंभ करनेवाला के दोनों सिरों पर वोल्टेज अचानक बदलता है, तो अक्सर एक सर्ज वोल्टेज उत्पन्न होता है।

सर्ज प्रोटेक्शन सर्किट कैसे डिज़ाइन करें

सर्ज प्रोटेक्शन सर्किट डिजाइन करना मुश्किल नहीं है।वास्तव में, एक अंतर्निर्मित सर्ज प्रोटेक्शन सर्किट को डिज़ाइन करने के लिए, सबसे सरल तरीके से केवल एक घटक की आवश्यकता होती है, वह है, एक MOV वैरिस्टर या एक क्षणिक डायोड टीवीएस।जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, सर्ज प्रोटेक्टर्स 1-3 वेरिस्टर MOV या TVS हो सकते हैं।

कभी-कभी, केवल IEC मानक को पूरा करने के लिए AC पावर लाइन की न्यूट्रल लाइन के बीच समानांतर में एक MOV वैरिस्टर को कनेक्ट करना आवश्यक होता है।कई अनुप्रयोगों में, उच्च सर्ज मानक आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए एक ही समय में शून्य लाइव तार और जमीन के बीच एक सर्ज प्रोटेक्शन सर्किट जोड़ना आवश्यक है, उदाहरण के लिए, आवश्यकता 4KV से अधिक है।

वैरिस्टर MOV के लिए सर्ज रक्षक

एमओवी की बुनियादी विशेषताएं

1. MOV का मतलब मेटल ऑक्साइड वैरिस्टर, मेटल ऑक्साइड रेसिस्टर है, इसका प्रतिरोध मान रेसिस्टर पर वोल्टेज के अनुसार बदल जाएगा।इसका उपयोग आमतौर पर सर्ज वोल्टेज से निपटने के लिए एसी पावर ग्रिड के बीच किया जाता है।
2. MOV वोल्टेज पर आधारित एक विशेष उपकरण है।
3. जब MOV काम करता है, तो इसकी विशेषताएँ डायोड के समान होती हैं, गैर-रैखिक और ओम के नियम के लिए उपयुक्त नहीं होती हैं, लेकिन इसकी वोल्टेज और वर्तमान विशेषताएँ द्विदिशात्मक होती हैं, जबकि डायोड यूनिडायरेक्शनल होती हैं।
4. यह एक द्विदिशात्मक टीवीएस डायोड की तरह है।
5. जब वैरिस्टर पर वोल्टेज क्लैंप वोल्टेज तक नहीं पहुंचता है, तो यह एक खुले सर्किट स्थिति में होता है।

सर्ज प्रोटेक्शन सर्किट में वैरिस्टर का स्थान चयन

सर्ज प्रोटेक्टर में वैरिस्टर एक महत्वपूर्ण घटक है।डिज़ाइन करते समय, सुनिश्चित करें कि यह इनपुट छोर पर फ़्यूज़ के जितना संभव हो उतना करीब हो, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।इस तरह, यह सुनिश्चित किया जा सकता है कि सर्ज करंट आने पर फ्यूज को समय पर उड़ा दिया जा सकता है, और सर्ज करंट के कारण होने वाली अधिक क्षति या यहां तक ​​कि आग से बचने के लिए बाद का सर्किट खुली स्थिति में होता है।