सर्ज प्रोटेक्टर सर्किट ब्रेकरचे तत्त्व आणि डिझाइन

सर्ज प्रोटेक्टर सर्किट ब्रेकर हे खरं तर ज्याला आपण सामान्यतः सर्ज प्रोटेक्टर उपकरण म्हणतो, त्याला लाइटनिंग सर्ज प्रोटेक्टर देखील म्हणतात.हे एक प्रकारचे उपकरण किंवा सर्किट आहे जे विविध विद्युत उपकरणे, उपकरणे आणि संप्रेषण सर्किट्ससाठी सुरक्षा संरक्षण प्रदान करते.AC ग्रिडमधील लाट किंवा पीक व्होल्टेज शोषून घेण्यासाठी त्याचा वापर केला जातो जेणेकरून ते संरक्षण करत असलेली उपकरणे किंवा सर्किट खराब होणार नाही.
सर्ज प्रोटेक्टर सर्किट ब्रेकर व्होल्टेज सर्जेस किंवा हजारो व्होल्टच्या स्पाइक्स हाताळू शकतो, अर्थातच, हे निवडलेल्या सर्ज प्रोटेक्टरच्या पॅरामीटर्स आणि वैशिष्ट्यांवर अवलंबून असते.वापरकर्त्याच्या वापराच्या परिस्थितीनुसार, अनेक शंभर व्होल्टसाठी समर्पित एसपीडी सर्ज प्रोटेक्टर देखील आहेत.सर्ज प्रोटेक्टर एका झटक्यात उच्च व्होल्टेज स्पाइक्सचा सामना करू शकतो, परंतु स्पाइक व्होल्टेजचा कालावधी खूप मोठा असू शकत नाही, अन्यथा संरक्षक जास्त ऊर्जा शोषून घेतो आणि जळतो.

लाट म्हणजे काय?

लाट हा एक प्रकारचा क्षणिक हस्तक्षेप आहे.विशिष्ट परिस्थितींमध्ये, पॉवर ग्रिडवरील तात्काळ व्होल्टेज रेट केलेल्या सामान्य व्होल्टेजच्या श्रेणीपेक्षा जास्त आहे.सामान्यतः, हे क्षणिक जास्त काळ टिकणार नाही, परंतु त्यात खूप मोठे मोठेपणा असू शकतो.एका सेकंदाच्या केवळ एक दशलक्षव्या भागामध्ये ते अचानक उच्च असू शकते.उदाहरणार्थ, विजेचा क्षण, प्रेरक भार डिस्कनेक्ट करणे किंवा मोठे भार जोडणे याचा पॉवर ग्रिडवर मोठा प्रभाव पडेल.बहुतेक प्रकरणांमध्ये, पॉवर ग्रिडशी जोडलेल्या उपकरणे किंवा सर्किटमध्ये लाट संरक्षण उपाय नसल्यास, डिव्हाइसचे नुकसान करणे सोपे आहे आणि नुकसानाची डिग्री डिव्हाइसच्या व्होल्टेज पातळीशी संबंधित असेल.

सामान्य कामकाजाच्या परिस्थितीत, चाचणी बिंदूवरील व्होल्टेज 500V च्या स्थिर स्थितीत राखले जाते.तथापि, स्विच q अचानक डिस्कनेक्ट झाल्यास, प्रेरक प्रवाहाच्या अचानक बदलामुळे रिव्हर्स इलेक्ट्रोमोटिव्ह फोर्स प्रभावामुळे चाचणी बिंदूवर उच्च व्होल्टेज लाट येईल.

दोन सामान्यतः वापरल्या जाणार्या सर्ज प्रोटेक्शन सर्किट्स

1. प्रथम-स्तरीय लाट संरक्षक

प्रथम-स्तरीय लाट संरक्षण उपकरण सहसा घराच्या किंवा इमारतीच्या प्रवेशद्वारावर स्थापित केले जाते.हे प्रवेशद्वार कनेक्शन बिंदूपासून सर्व उपकरणे लाटेने छळण्यापासून संरक्षण करेल.सहसा, प्रथम-स्तरीय लाट संरक्षकाची क्षमता आणि मात्रा दोन्ही असते ते खूप मोठे आणि महाग आहे, परंतु ते आवश्यक आहे.

2. द्वितीय-स्तरीय लाट संरक्षक

दुस-या लेव्हल सर्ज प्रोटेक्टरची क्षमता पहिल्या लेव्हलइतकी मोठी नाही आणि कमी ऊर्जा शोषून घेते, परंतु ते खूप पोर्टेबल आहे.हे सहसा इलेक्ट्रिक उपकरणांच्या ऍक्सेस पॉईंटवर स्थापित केले जाते, जसे की सॉकेट, किंवा उपकरणांना दुय्यम संरक्षण क्षमता प्रदान करण्यासाठी इलेक्ट्रिक उपकरणांच्या पॉवर बोर्डच्या पुढील टोकामध्ये देखील एकत्रित केले जाते.

खालील आकृती लाट संरक्षण यंत्राच्या स्थापनेचा एक साधा योजनाबद्ध आकृती आहे:

सामान्य दुय्यम सर्ज संरक्षण सर्किट

बर्याच लोकांसाठी, दुय्यम लाट संरक्षण सर्किटबद्दल फारसे माहिती नाही, कारण त्यापैकी बहुतेक पॉवर बोर्डवर एकत्रित केले जातात.तथाकथित पॉवर बोर्ड बहुतेकदा अनेक विद्युत उपकरणांच्या इनपुटचा पुढचा भाग असतो, सामान्यतः एसी-एसी, एसी-डीसी सर्किट हे देखील एक सर्किट आहे जे थेट सॉकेटमध्ये प्लग केले जाते.पॉवर बोर्डवर डिझाईन केलेल्या लाइटनिंग प्रोटेक्शन सर्किटची सर्वात महत्वाची भूमिका म्हणजे सर्किट कापून टाकणे किंवा सर्ज व्होल्टेज, करंट शोषून घेणे यासारख्या लाट झाल्यास वेळेवर संरक्षण प्रदान करणे.
दुय्यम सर्ज प्रोटेक्शन सर्किटचा दुसरा प्रकार, जसे की UPS (अनइंटरप्टिबल पॉवर सप्लाय), काही क्लिष्ट UPS पॉवर सप्लायमध्ये बिल्ट-इन सर्ज प्रोटेक्शन सर्किट असते, ज्याचे कार्य सामान्य पॉवर सप्लाय बोर्डवरील सर्ज प्रोटेक्टरसारखेच असते.

सर्ज प्रोटेक्शन डिव्हाइस कसे कार्य करते?

एक सर्ज प्रोटेक्टर आहे, जो सर्ज व्होल्टेजच्या वेळी वीज पुरवठा खंडित करेल.या प्रकारचे लाट संरक्षक अतिशय बुद्धिमान आणि जटिल आहे.आणि अर्थातच ते तुलनेने महाग आहे, आणि ते सामान्यतः क्वचितच वापरले जाते.या प्रकारच्या सर्ज प्रोटेक्टरमध्ये सामान्यतः व्होल्टेज सेन्सर, कंट्रोलर आणि लॅच असतात.व्होल्टेज सेन्सर प्रामुख्याने पॉवर ग्रिड व्होल्टेजमध्ये लाट चढउतार आहे की नाही यावर लक्ष ठेवतो.कंट्रोलर व्होल्टेज सेन्सरचा सर्ज व्होल्टेज सिग्नल वाचतो आणि अ‍ॅक्ट्युएटर कंट्रोल सर्किटच्या ऑन-ऑफ म्हणून लॅचचे वेळेवर नियंत्रण करतो, जेव्हा ते सर्ज सिग्नल म्हणून ठरवले जाते.
सर्ज प्रोटेक्टर सर्किटचा आणखी एक प्रकार आहे, जो लाट आल्यास सर्किट कापत नाही, परंतु ते सर्ज व्होल्टेज पकडते आणि लाट ऊर्जा शोषून घेते.हे सहसा सर्किट बोर्डमध्ये तयार केले जाते, जसे की स्विचिंग पॉवर सप्लाय सर्किट्समध्ये या प्रकारचे लाट संरक्षण सर्किट असेल.सर्किट साधारणपणे खालील आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे आहे:

सर्ज प्रोटेक्टर 1, लाइव्ह लाइन आणि न्यूट्रल लाइन, म्हणजेच, डिफरेंशियल मोड सप्रेशन सर्किट यांच्यामधील सीमा ओलांडून.लाट संरक्षक 2 आणि 3 अनुक्रमे थेट तार पृथ्वीशी आणि तटस्थ वायर पृथ्वीशी जोडलेले आहेत, जे सामान्य मोड सप्रेशन आहे.डिफरेंशियल मोड सर्ज डिव्हाइसचा वापर थेट वायर आणि न्यूट्रल वायरमधील सर्ज व्होल्टेज पकडण्यासाठी आणि शोषण्यासाठी केला जातो.त्याच प्रकारे, फेज वायरच्या सर्ज व्होल्टेजला पृथ्वीवर पकडण्यासाठी कॉमन मोड सर्ज डिव्हाइसचा वापर केला जातो.साधारणपणे, कमी मागणी असलेल्या सर्ज मानकांसाठी सर्ज प्रोटेक्टर 1 स्थापित करणे पुरेसे आहे, परंतु काही मागणी असलेल्या प्रसंगांसाठी, सामान्य मोड सर्ज संरक्षण जोडणे आवश्यक आहे.

व्होल्टेज सर्जची उत्पत्ती

सामान्यतः विजेच्या झटक्यांमुळे, कॅपेसिटर चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग, रेझोनंट सर्किट्स, इंडक्टिव्ह स्विचिंग सर्किट्स, मोटर ड्राईव्ह इंटरफेरन्सी इत्यादींमुळे सर्ज व्होल्टेज निर्माण करणारे अनेक घटक आहेत. पॉवर ग्रिडवरील सर्ज व्होल्टेज सर्वत्र आहे असे म्हणता येईल.म्हणून, सर्किटमध्ये लाट संरक्षक डिझाइन करणे आवश्यक आहे.

लाट पसरवणारे माध्यम

केवळ योग्य प्रसार माध्यमासह, लाट व्होल्टेजमध्ये विद्युत उपकरणे नष्ट करण्याची संधी असते.

पॉवर लाइन-पॉवर लाइन हे सर्जेस पसरवण्यासाठी सर्वात महत्त्वाचे आणि थेट माध्यम आहे, कारण जवळजवळ सर्व विद्युत उपकरणे पॉवर लाइनद्वारे चालविली जातात आणि पॉवर लाइन वितरण नेटवर्क सर्वव्यापी आहे.

रेडिओ लहरी-खरेतर, मुख्य प्रवेशद्वार म्हणजे अँटेना, ज्याला वायरलेस सर्जेस किंवा विजेचे झटके मिळणे सोपे असते, ज्यामुळे विद्युत उपकरणे क्षणार्धात खराब होऊ शकतात.जेव्हा अँटेनाला वीज पडते तेव्हा ते रेडिओ फ्रिक्वेन्सी रिसीव्हरमध्ये प्रवेश करते.

अल्टरनेटर- ऑटोमोटिव्ह इलेक्ट्रॉनिक्सच्या क्षेत्रात, व्होल्टेज वाढ देखील जोर देऊन परिभाषित केले जाईल.अनेकदा जेव्हा अल्टरनेटरमध्ये जटिल चढ-उतार असतात, तेव्हा एक मोठा लाट व्होल्टेज तयार केला जातो.

इंडक्टिव्ह सर्किट- जेव्हा इंडक्टरच्या दोन्ही टोकांवरील व्होल्टेज अचानक बदलतो, तेव्हा अनेकदा लाट व्होल्टेज तयार होते.

सर्ज प्रोटेक्शन सर्किट कसे डिझाइन करावे

लाट संरक्षण सर्किट डिझाइन करणे कठीण नाही.खरं तर, बिल्ट-इन सर्ज प्रोटेक्शन सर्किट डिझाइन करण्यासाठी, सर्वात सोप्या मार्गासाठी फक्त एक घटक आवश्यक आहे, तो म्हणजे, एक MOV व्हॅरिस्टर किंवा एक क्षणिक डायोड TVS.खालील आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे, सर्ज प्रोटेक्टर 1-3 हे व्हेरिस्टर MOV किंवा TVS असू शकतात.

काहीवेळा, IEC मानक पूर्ण करण्यासाठी AC पॉवर लाइनच्या तटस्थ रेषेदरम्यान MOV व्हॅरिस्टरला समांतर जोडणे आवश्यक असते.बर्याच ऍप्लिकेशन्समध्ये, उच्च लाट मानक आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी एकाच वेळी शून्य लाइव्ह वायर आणि ग्राउंड दरम्यान एक लाट संरक्षण सर्किट जोडणे आवश्यक आहे, उदाहरणार्थ, आवश्यकता 4KV पेक्षा जास्त आहे.

Varistor MOV साठी सर्ज प्रोटेक्टर

MOV ची मूलभूत वैशिष्ट्ये

1. MOV म्हणजे मेटल ऑक्साईड व्हॅरिस्टर, मेटल ऑक्साईड रेझिस्टर, त्याचे रेझिस्टन्स व्हॅल्यू रेझिस्टरमधील व्होल्टेजनुसार बदलेल.सर्ज व्होल्टेजला सामोरे जाण्यासाठी हे सहसा AC पॉवर ग्रिड दरम्यान वापरले जाते.
2. MOV हे व्होल्टेजवर आधारित एक विशेष उपकरण आहे.
3. जेव्हा MOV कार्य करते, तेव्हा त्याची वैशिष्ट्ये थोडीशी डायोडसारखी असतात, नॉन-रेखीय आणि ओहमच्या नियमासाठी योग्य नाहीत, परंतु त्याचे व्होल्टेज आणि वर्तमान वैशिष्ट्ये द्विदिशात्मक असतात, तर डायोड एकदिशात्मक असतात.
4. हे द्विदिशात्मक TVS डायोडसारखे आहे.
5. जेव्हा व्हॅरिस्टरमधील व्होल्टेज क्लॅम्प व्होल्टेजपर्यंत पोहोचत नाही, तेव्हा ते ओपन सर्किट स्थितीत असते.

सर्ज प्रोटेक्शन सर्किटमध्ये व्हॅरिस्टरचे स्थान निवड

व्हेरिस्टर हा सर्ज प्रोटेक्टरमध्ये एक महत्त्वाचा घटक आहे.डिझाइन करताना, खालील आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, इनपुटच्या शेवटी फ्यूजच्या शक्य तितक्या जवळ असल्याची खात्री करा.अशाप्रकारे, जेव्हा लाट प्रवाह येतो तेव्हा फ्यूज वेळेत उडून जाऊ शकतो याची खात्री केली जाऊ शकते आणि त्यानंतरचे सर्किट मोकळ्या स्थितीत आहे जेणेकरून जास्त नुकसान होऊ नये किंवा लाट प्रवाहामुळे आग होऊ नये.