تفاوت بین مانیتور صاعقه و مانیتور سریع الارتقایی

چه کسی از Surge Arrester است؟

Surge arrester یک دستگاه مهم محدود کننده ولتاژ است که معمولاً در پانل تجهیزات نصب شده در سیستم برق نصب می‌شود. عملکرد اصلی آن محافظت از عایق، تجهیزات و ماشین‌آلات از خطرات مختلف الکتریکی است. این دستگاه نه تنها از تأثیرات مخرب ضربه‌های صاعقه محافظت می‌کند بلکه از ولتاژهای موقتی ناشی از حوادثی مانند عملیات تغییر، قوس الکتریکی، کاهش بار و خطاهای الکتریکی مانند خرابی زمین محافظت می‌کند.

Surge arresters نقش حیاتی در سیستم‌های الکتریکی با محدود کردن مؤثر جریان و ولتاژهای موقتی ایفا می‌کنند. این حفاظت به هر دو نوع تجهیزات ولتاژ پایین و بالا و خطوط ارتباطی گسترده می‌شود و عملکرد قابل اعتماد و بدون وقفه این قطعات را تضمین می‌کند. از میان انواع موجود، surge arrester معمولی‌ترین نوع شامل مقاومت‌های غیرخطی اکسید فلزی در پوشش سرامیک یا لاستیک سیلیکون است. این دستگاه‌ها به صورت موازی با مداری که برای محافظت آن طراحی شده‌اند متصل می‌شوند و اجازه می‌دهند تا انرژی الکتریکی اضافی به شبکه زمینی به صورت ایمن منتقل شود. این اتصال موازی مطمئن می‌کند که عملکرد معمولی مدار تحت تأثیر قرار نگیرد و در زمان رخ دادن افزایش ولتاژ محافظت فوری فراهم شود.

تکامل اصطلاحات و تعاریف Surge Arrester

در گذشته، اصطلاح "lightning arrester" در سیستم‌های قدرت معمول بود. اما حالا با اصطلاح جامع‌تر "surge arrester" جایگزین شده است. در دوران اولیه طراحی سیستم‌های قدرت که نسبتاً کم‌پیچیده بود، صاعقه عامل اصلی بیشتر افزایش‌های ولتاژ بود. اما در طرح‌های پیشرفته و مدرن سیستم‌های قدرت، عوامل متنوعی می‌توانند منجر به افزایش‌های ولتاژ شوند. این عوامل شامل کاهش بار، تغییرات ناگهانی بارهای با توان بالا و تغییرات سوئیچ در زیرстанسیون‌های ولتاژ فوق‌بالا (EHV) می‌شود. بنابراین، surge arresters به جای lightning arresters معمولی در زیرستانسیون‌ها استفاده می‌شوند. Surge arresters برای محافظت از سیستم در برابر تمامی این منابع متنوع افزایش ولتاژ طراحی شده‌اند، نه فقط صاعقه. در خطوط انتقال و توزیع ولتاژ پایین (LV) و متوسط (MV)، اصطلاح "line arrester" نیز برای دستگاه‌هایی که از هر دو نوع افزایش ولتاژ ناشی از صاعقه و سایر علل محافظت می‌کنند، استفاده می‌شود.

چه کسی از Lightning Arrester است؟

Lightning arrester یک دستگاه محافظی مهم است که به طور خاص برای محافظت از مدارهای الکتریکی در برابر تأثیرات مخرب ضربات صاعقه طراحی شده است. این ضربات ولتاژهای موقتی بسیار بالا و جریان‌های افزایشی ناشی از صاعقه، جرقه‌ها و قوس‌های عایقی ایجاد می‌کنند.

وظیفه اصلی lightning arrester محافظت از سیستم قدرت با هدایت ایمن افزایش‌های ولتاژ بالا به زمین است. اگرچه سیم‌های زمینی یا گراند ارتباطی حفاظتی برای خطوط هوایی و سیستم قدرت در برابر ضربات صاعقه مستقیم ارائه می‌دهند، اما ممکن است برای محافظت در برابر امواج مسافری کافی نباشند. این امواج مسافری می‌توانند به دستگاه‌ها و تجهیزات متصل به انتهای خطوط برسند و آسیب‌های قابل توجهی وارد کنند. در اینجا surge diverters یا lightning arresters نقش حیاتی ایفا می‌کنند. آنها برای محافظت از سیستم قدرت در برابر افزایش‌های ناشی از خطاهای یا ضربات صاعقه طراحی شده‌اند.

Lightning arresters به طور استراتژیک در بالاترین نقاط سازه‌ها مانند ستون‌های انتقال، برج‌ها و ساختمان‌ها نصب می‌شوند. با انجام این کار، مسیر ایمنی برای دفع جریان و ولتاژ ناشی از ضربات صاعقه مستقیماً به زمین ایجاد می‌کنند. این کار به طور موثر سیستم الکتریکی کامل را از مشکلات ناشی از صاعقه محافظت می‌کند و حفظ کاملیت و عملکرد قابل اعتماد تجهیزات و زیرساخت‌های متصل را تضمین می‌کند.

تفاوت‌های اصلی بین Surge Arresters و Lightning Arresters

• مکان نصب:Surge arresters معمولاً در داخل پانل بورد نصب می‌شوند، در حالی که lightning arresters خارج نصب می‌شوند. این تفاوت در مکان نصب از توابع محافظتی متفاوت آنها ناشی می‌شود.

• دامنه حفاظت:Surge arresters از داخل نصب الکتریکی محافظت می‌کنند و اجزای داخلی را از اختلالات الکتریکی مختلف محافظت می‌کنند. در مقابل، lightning arresters محافظت خارجی ارائه می‌دهند و تجهیزات را از تهدیدهای الکتریکی خارجی محافظت می‌کنند.

• محافظت در برابر:Surge arresters برای محافظت از سیستم در برابر مجموعه وسیعی از پدیده‌های الکتریکی، از جمله صاعقه، عملیات تغییر، خطاهای الکتریکی و سایر افزایش‌های ولتاژ و جریان موقتی طراحی شده‌اند. در مقابل، lightning arresters عموماً برای مقابله با ضربات صاعقه و افزایش‌های مرتبط با آن طراحی شده‌اند.

• مکانیسم تبدیل انرژی:Surge arresters افزایش‌های الکتریکی را می‌گیرند و انرژی اضافی و ناخواست را به سیم زمینی هدایت می‌کنند. در حالی که lightning arresters انرژی را مستقیماً از طریق خود دستگاه به زمین هدایت می‌کنند و مسیر کم‌مقاومتی برای شارژ‌های الکتریکی ناشی از صاعقه ایجاد می‌کنند.

• قابل تعویض بودن:Surge arresters گاهی می‌توانند به جای lightning arresters استفاده شوند به دلیل توانایی‌های محافظتی گسترده‌تر آنها. اما lightning arresters نمی‌توانند به عنوان جایگزین surge arresters استفاده شوند زیرا توانایی مقابله با افزایش‌های الکتریکی غیر مرتبط با صاعقه را ندارند.

چه کسی از Lightning Rod است؟

Lightning rod یا همان سیم صاعقه یک میله فلزی است که از موادی مانند مس، آلومینیوم یا مواد رسانا دیگر ساخته شده است. این میله روی بالای سازه‌ها، از جمله برج‌های انتقال و توزیع، ساختمان‌ها و سایر سازه‌های بلند نصب می‌شود. وظیفه اصلی آن محافظت از این سازه‌ها در برابر ضربات صاعقه مستقیم است.

صاعقه یک دیسچارژ الکترواستاتیکی است که بین ابرها و زمین رخ می‌دهد. وقتی صاعقه مستقیماً به خطوط برق ضربه می‌زند، می‌تواند افزایش خطرناکی در ولتاژ سیستم ایجاد کند که تهدید قابل توجهی برای نصب‌های الکتریکی و تجهیزات است. در اینجا lightning rod نقش حیاتی ایفا می‌کند. با ارائه مسیر ترجیحی برای جریان صاعقه، این دستگاه نصب‌های الکتریکی، تجهیزات و دستگاه‌ها را از تأثیرات ویرانگر ضربات صاعقه مستقیم محافظت می‌کند.

یکی از مزایای lightning rod نسبت به surge arresters هزینه پایین‌تر آن است. این دستگاه روی سطح بالایی یک ساختمان یا برج خط برق نصب می‌شود و مسیر ایمنی برای شارژ‌های الکترواستاتیکی و جریان‌های صاعقه برای رسیدن به زمین ارائه می‌دهد. اما برای عملکرد موثر آن، باید به درستی به سیستم زمینی متصل شود تا شارژ‌های الکتریکی به صورت ایمن به زمین دفع شوند.

چه کسی از Surge Suppressor است؟

Surge suppressor یا همان surge protector یا transient suppressor یک دستگاه ضروری است. این دستگاه معمولاً در بورد توزیع خانگی نصب می‌شود و وظیفه اصلی آن محافظت از نصب‌های برق خانگی در برابر افزایش‌های ولتاژ و تغییرات ولتاژ است.

این افزایش‌ها می‌توانند تهدید قابل توجهی برای تجهیزات الکتریکی و کلیت سیستم برق خانگی باشند. به عنوان مثال، وقتی بار القایی مانند یخچال، ماشین لباسشویی یا موتور الکتریکی خاموش می‌شود، افزایش ولتاژ در سیستم الکتریکی ایجاد می‌کند. این پدیده طبق قوانین خودالقا و القای معکوس (back EMF) رخ می‌دهد. وقتی جریان از بار القایی به سرعت کاهش می‌یابد، القایی مقاومت به این تغییر ایجاد می‌کند و افزایش ولتاژ بزرگی ایجاد می‌کند که می‌تواند به سطوحی بسیار بالاتر از ولتاژ عادی سیستم الکتریکی برسد. این افزایش‌ها، اگر بدون کنترل باقی بمانند، می‌توانند مولفه‌های الکترونیکی حساس در تجهیزات را آسیب ببینند، عملکرد عادی دستگاه‌های الکتریکی را مختل کنند و ممکن است منجر به تعمیرات یا جایگزینی‌های گران‌قیمت شوند. Surge suppressor وظیفه می‌گیرد این افزایش‌های الکتریکی اضافی را می‌گیرد و به صورت ایمن هدایت می‌کند تا ولتاژ در سیستم برق خانگی در حدود ایمن باقی بماند و تجهیزات متصل را از آسیب محافظت کند.

نقش و عملکرد Surge Suppressors

این افزایش‌های ولتاژ ناگهانی می‌توانند به طور جدی تجهیزات الکتریکی حساس به ولتاژ آسیب ببینند. در مدارهای با بارهای القایی، عملیات تغییر یک کنتکتور می‌تواند افزایش‌های تغییری ایجاد کند. این افزایش‌ها نه تنها تهدیدی برای خود کنتکتور هستند بلکه می‌توانند تجهیزات دیگر متصل به سیستم الکتریکی را نیز آسیب ببینند. برای حل این مشکل، surge suppressors معمولاً در کنتکتورهای ولتاژ پایین (LV) نصب می‌شوند. وظیفه دوگانه آنها محافظت از کنتکتور در برابر افزایش‌های ولتاژ خارجی و محافظت از کل سیستم از تأثیرات مضر عملیات تغییر کنتکتور است.

یک surge suppressor معمولی به صورت یک دستگاه تلفنی با یک سوئیچ روشن/خاموش یکپارچه طراحی شده است. این دستگاه دارای کابل سه‌سیمه است که به راحتی می‌تواند به یک دستگاه دیواری استاندارد وصل شود. این تنظیمات اتصال را برای تجهیزات الکتریکی متنوع آسان می‌کند و محافظت فوری در برابر نوسانات ولتاژ را ارائه می‌دهد.

ولتاژهای استاندارد در خانه‌ها، مانند 120V AC در ایالات متحده و 230V AC در بریتانیا و اتحادیه اروپا، به صورت مقادیر RMS (Root Mean Square) مشخص می‌شوند که همچنین مقادیر مؤثر نیز نامیده می‌شوند. این مقادیر RMS نشان‌دهنده ولتاژ DC معادلی است که مقدار برابری انرژی به یک بار مقاومتی تحویل می‌دهد. برای یک تأمین 120V RMS (با فرکانس 60Hz)، ولتاژ پیک تقریباً 170Vp است، در حالی که برای یک تأمین 230V RMS (با فرکانس 50Hz)، ولتاژ پیک به حدود 325Vp می‌رسد.

اما در حضور ترانزیت‌های الکتریکی ناشی از عواملی مانند ضربات صاعقه یا عملیات تغییر، ولتاژ پیک می‌تواند به چند صد ولت یا حتی هزاران ولت در قالب پالس‌های نامنظم افزایش یابد. این حوادث ترانزیتی بسیار کوتاه‌مدت هستند و معمولاً فقط چند میکروثانیه (10⁻⁶ ثانیه) طول می‌کشند. با این وجود، این حوادث می‌توانند آسیب‌های قابل توجهی به دستگاه‌های الکترونیکی حساس ورودی که معمولاً برای عملکرد در محدوده ولتاژ بسیار دقیق طراحی شده‌اند وارد کنند.

اینجا surge suppressors نقش حیاتی ایفا می‌کنند. آنها طراحی شده‌اند تا ولتاژ ورودی را نظارت کنند و هر ولتاژ پیکی که حد متعارف را تجاوز کند را مسدود کنند. به عنوان مثال، یک surge suppressor با نرخ 250V به طور عادی زمانی که ولتاژ ورودی 230V یا کمتر باشد عمل می‌کند. اما هنگامی که پالس‌های ولتاژ ترانزیتی حد 250V را تجاوز کنند، surge suppressor فوراً انرژی اضافی خط را به زمین هدایت می‌کند. این واکنش سریع اطمینان می‌دهد که ولتاژ دریافتی توسط دستگاه‌های متصل هرگز حد ایمن عملکرد آنها را تجاوز نکند و عملکرد و عمر مفید آنها را محافظت کند.

تفاوت‌های بین Surge Arresters و Surge Suppressors

تفاوت‌های اصلی بین surge suppressors و surge arresters در نرخ‌های ولتاژ و توانایی‌های تبدیل انرژی آنها است. یک surge suppressor معمولاً نرخ ولتاژ کمتری نسبت به ولتاژ عادی سیستم الکتریکی که خدمت می‌کند دارد. توانایی تبدیل انرژی آن نیز محدود است. در مقابل، یک surge arrester نرخ ولتاژ بسیار بالاتری نسبت به ولتاژ اسمی مدار دارد. مهم‌تر از آن، توانایی بسیار بیشتری برای تبدیل انرژی الکتریکی دارد و همزمان اطمینان می‌دهد که عایق سیستم الکتریکی نابود نشده و تحت تأثیر قرار نگرفته است.

نکته کلیدی: باید توجه داشت که surge suppressors برای محافظت از مدارهای در برابر ترانزیت‌ها و افزایش‌های ناشی از ضربات صاعقه مناسب نیستند. طراحی و توانایی‌های آنها برای مقابله با حوادث با انرژی و ولتاژ بسیار بالا مرتبط با صاعقه کافی نیست و نیاز به محافظت قوی‌تری که توسط surge arresters ارائه می‌شود وجود دارد.