تفاوت بین لایتنینگ آرستر و سرژ آرستر

چه چیزی است خنثی‌کننده سرعت؟

خنثی‌کننده سرعت یک دستگاه حیاتی محدود کننده ولتاژ است که معمولاً در پانل تجهیزات نصب می‌شود. وظیفه اصلی آن محافظت از عایق، تجهیزات و ماشین‌آلات از خطرات مختلف الکتریکی است. این دستگاه نه تنها از تأثیرات مخرب ضربات صاعقه محافظت می‌کند بلکه در برابر ولتاژهای فراگذر ناشی از رویدادهایی مانند عملیات جابجایی، قوس الکتریکی، کاهش بار و خطاهای الکتریکی مانند خطا در زمین محافظت می‌نماید.

خنثی‌کننده‌های سرعت نقش حیاتی در سیستم‌های الکتریکی با محدود کردن موثر جریان و ولتاژهای فراگذر ایفا می‌کنند. این حفاظت به هر دو نوع تجهیزات ولتاژ پایین و بالا و خطوط ارتباطی گسترده شده و عملکرد قابل اعتماد و بدون وقفه این اجزا را تضمین می‌کند. از میان انواع موجود، خنثی‌کننده سرعت معمولی شامل مقاومت‌های غیرخطی اکسید فلزی در پوشش سرامیک یا لاستیک سیلیکونی است. این خنثی‌کننده‌ها به موازات مداری که برای محافظت از آن طراحی شده‌اند متصل می‌شوند و به آنها اجازه می‌دهند تا در زمان وقوع سرعت اضافی انرژی الکتریکی را به شبکه زمینی منتقل کنند. این اتصال موازی اطمینان می‌دهد که عملکرد عادی مدار تحت تأثیر قرار نگیرد و همزمان محافظت فوری در زمان وقوع اوج ولتاژ انجام شود.

توسعه ترمینولوژی و تعاریف خنثی‌کننده‌های سرعت

در گذشته، اصطلاح "خنثی‌کننده صاعقه" در سیستم‌های قدرت معمول بود. اما حالا توسط اصطلاح جامع‌تر "خنثی‌کننده سرعت" جایگزین شده است. در اوایل طراحی سیستم‌های قدرت که نسبتاً کم‌پیچیده بودند، صاعقه عامل اصلی بیشتر ولتاژهای فراگذر بود. اما در طراحی‌های پیشرفته و پیچیده‌تر سیستم‌های قدرت امروزی، عوامل مختلفی می‌توانند منجر به ولتاژهای فراگذر شوند. این عوامل شامل کاهش بار، تغییرات ناگهانی بارهای قدرت بالا و جابجایی جداکننده در زیرстанسیون‌های ولتاژ بسیار بالا (EHV) می‌شود. بنابراین، خنثی‌کننده‌های سرعت به جای خنثی‌کننده‌های صاعقه معمولی در زیرستانسیون‌ها استفاده می‌شوند. خنثی‌کننده‌های سرعت طراحی شده‌اند تا سیستم را در برابر همه این منابع متنوع ولتاژهای فراگذر، نه فقط صاعقه، محافظت کنند. در خطوط انتقال و توزیع ولتاژ پایین (LV) و متوسط (MV)، اصطلاح "خنثی‌کننده خط" نیز برای دستگاه‌هایی که در برابر صاعقه و سایر انواع سرعت‌ها محافظت می‌کنند استفاده می‌شود.

چه چیزی است خنثی‌کننده صاعقه؟

خنثی‌کننده صاعقه یک دستگاه محافظ حیاتی است که به طور خاص برای محافظت از مدارهای الکتریکی در برابر تأثیرات مخرب ضربات صاعقه طراحی شده است. این ضربات ولتاژهای فراگذر بسیار بالا و جریان‌های فراگذر ناشی از صاعقه، اسپارک‌ها و قوس‌های عایقی ایجاد می‌کنند.

وظیفه اصلی خنثی‌کننده صاعقه محافظت از سیستم قدرت با هدایت امن ولتاژهای فراگذر به زمین است. اگرچه زمین‌بندی یا سیم‌های زمینی برخی محافظت را برای خطوط هوایی و سیستم قدرت در برابر ضربات صاعقه مستقیم ارائه می‌دهند، اما ممکن است برای محافظت در برابر امواج حرکتی کافی نباشند. این امواج حرکتی می‌توانند به دستگاه‌ها و تجهیزات متصل به انتهای خطوط برسند و آسیب‌های قابل توجهی وارد کنند. اینجا است که خنثی‌کننده‌های سرعت یا خنثی‌کننده‌های صاعقه نقش حیاتی ایفا می‌کنند. آنها طراحی شده‌اند تا سیستم قدرت را در برابر سرعت‌های ناشی از خطاهای یا ضربات صاعقه محافظت کنند.

خنثی‌کننده‌های صاعقه به طور استراتژیک در بالاترین نقاط سازه‌ها مانند ستون‌های انتقال، برج‌ها و ساختمان‌ها نصب می‌شوند. با این کار، آنها مسیر امنی برای تخلیه جریان و ولتاژ ناشی از ضربات صاعقه مستقیماً به زمین فراهم می‌کنند. این عمل به طور مؤثر کل سیستم الکتریکی را در برابر مشکلات ناشی از صاعقه محافظت می‌کند و اطمینان می‌دهد که تجهیزات و زیرساخت‌های متصل به آن با اطمینان و قابلیت اطمینان عمل می‌کنند.

تفاوت‌های اصلی بین خنثی‌کننده‌های سرعت و خنثی‌کننده‌های صاعقه

• مکان نصب:خنثی‌کننده‌های سرعت معمولاً در داخل بورد پانل نصب می‌شوند، در حالی که خنثی‌کننده‌های صاعقه خارج از آن قرار می‌گیرند. این تفاوت در مکان نصب از توابع محافظتی متفاوت آنها ناشی می‌شود.

• حوزه محافظت:خنثی‌کننده‌های سرعت از داخل نصب الکتریکی محافظت می‌کنند و اجزای داخلی را در برابر اختلالات الکتریکی مختلف محافظت می‌کنند. در مقابل، خنثی‌کننده‌های صاعقه محافظت خارجی ارائه می‌دهند و تجهیزات را در برابر تهدیدات الکتریکی خارجی محافظت می‌کنند.

• محافظت در برابر:خنثی‌کننده‌های سرعت طراحی شده‌اند تا سیستم را در برابر مجموعه‌ای گسترده از پدیده‌های الکتریکی از جمله صاعقه، عملیات جابجایی، خطاهای الکتریکی و سایر ولتاژ و جریان‌های فراگذر محافظت کنند. خنثی‌کننده‌های صاعقه از طرف دیگر عموماً برای رسیدگی به ضربات صاعقه و سرعت‌های مرتبط با آن طراحی شده‌اند.

• مکانیسم تخلیه انرژی:خنثی‌کننده‌های سرعت سرعت‌های الکتریکی را می‌گیرند و انرژی اضافی و ناخواسته را به سیم زمین هدایت می‌کنند. در حالی که خنثی‌کننده‌های صاعقه انرژی را مستقیماً از طریق خنثی‌کننده خود به زمین هدایت می‌کنند و مسیری با کمترین مقاومت برای شارژهای الکتریکی ناشی از صاعقه ایجاد می‌کنند.

• قابل تعویض بودن:خنثی‌کننده‌های سرعت گاهی می‌توانند به جای خنثی‌کننده‌های صاعقه استفاده شوند به دلیل توانایی‌های محافظتی گسترده‌تر آنها. اما خنثی‌کننده‌های صاعقه نمی‌توانند به عنوان جایگزین خنثی‌کننده‌های سرعت استفاده شوند زیرا توانایی رسیدگی به سرعت‌های الکتریکی غیر مرتبط با صاعقه را ندارند.

چه چیزی است آهنگربند صاعقه؟

آهنگربند صاعقه یا هدایتگر صاعقه یک میله فلزی است که از موادی مانند مس، آلومینیوم یا مواد رسانای الکتریکی دیگر ساخته شده است. این میله در بالای سازه‌ها، از جمله برج‌ها و ستون‌های 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 تخلیه الکترواستاتیکی است که بین ابرها و زمین رخ می‌دهد. وقتی صاعقه مستقیماً به خطوط قدرت برخورد می‌کند، می‌تواند افزایش خطرناکی در ولتاژ سیستم ایجاد کند که تهدید قابل توجهی برای نصب‌های الکتریکی و تجهیزات است. اینجا است که آهنگربند صاعقه نقش حیاتی ایفا می‌کند. با ارائه مسیر ترجیحی برای جریان صاعقه، آن را به زمین هدایت می‌کند و از این طریق کل سیستم الکتریکی را در برابر تأثیرات مخرب ضربات صاعقه مستقیم محافظت می‌کند.

یکی از مزایای آهنگربند صاعقه، قیمت نسبتاً پایین آن نسبت به خنثی‌کننده‌های سرعت است. با نصب آن در بالاترین سطح یک ساختمان یا برج خط قدرت، مسیری امن برای جریان‌های الکترواستاتیکی و صاعقه‌ای با ارزش بالا برای رسیدن به زمین فراهم می‌کند. اما برای عملکرد مؤثر آن، باید به درستی به سیستم زمین‌بندی متصل شود تا شارژهای الکتریکی به ایمنی به زمین تخلیه شوند.

چه چیزی است خنثی‌کننده سرعت خانگی؟

خنثی‌کننده سرعت خانگی، که به طور معمول به عنوان خنثی‌کننده سرعت یا خنثی‌کننده فراگذر نیز شناخته می‌شود، یک دستگاه ضروری است. معمولاً در بورد توزیع خانگی نصب می‌شود و وظیفه اصلی آن محافظت از نصب‌های سیم‌کشی خانگی در برابر ولتاژهای فراگذر و سرعت‌های جابجایی است.

این سرعت‌ها می‌توانند تهدید قابل توجهی برای تجهیزات الکتریکی و تمامیت سیستم الکتریکی خانگی باشند. به عنوان مثال، وقتی یک بار القایی مانند یخچال، ماشین لباسشویی یا موتور الکتریکی خاموش می‌شود، ولتاژهای فراگذر در سیستم الکتریکی ایجاد می‌کند. این پدیده طبق قوانین خودالقا و نیروی الکتروموتوری (EMF) پس‌رو رخ می‌دهد. هنگامی که جریان از بار القایی به سرعت کاهش می‌یابد، القاء‌کننده این تغییر را مقاومت می‌کند و اوج ولتاژ بزرگی ایجاد می‌کند که می‌تواند به سطوح بسیار بالاتر از ولتاژ عادی عملیاتی سیستم الکتریکی برسد. این سرعت‌ها، اگر بدون مداخله باقی بمانند، می‌توانند اجزای الکترونیکی حساس در تجهیزات را آسیب ببینند، عملکرد عادی دستگاه‌های الکتریکی را مختل کنند و به طور بالقوه منجر به تعمیرات یا جایگزینی‌های گران‌قیمت شوند. خنثی‌کننده سرعت وارد می‌شود تا این سرعت‌های الکتریکی اضافی را به طور ایمن هدایت کند و اطمینان حاصل کند که ولتاژ در سیستم الکتریکی خانگی در حدود ایمن باقی بماند و تجهیزات متصل به آن را از آسیب محافظت کند.

نقش و عملکرد خنثی‌کننده‌های سرعت

این اوج‌های ولتاژ ناگهانی و سرعت‌ها می‌توانند تجهیزات الکتریکی حساس به ولتاژ را به شدت آسیب ببینند. در مدارهای با بارهای القایی، عمل جابجایی یک تماس‌کننده می‌تواند سرعت‌های جابجایی ایجاد کند. این سرعت‌ها نه تنها تهدیدی برای خود تماس‌کننده هستند بلکه می‌توانند تجهیزات دیگر متصل به سیستم الکتریکی را نیز آسیب ببینند. برای حل این مشکل، خنثی‌کننده‌های سرعت معمولاً در تماس‌کننده‌های ولتاژ پایین (LV) نصب می‌شوند. وظیفه دوگانه آنها محافظت از تماس‌کننده از سرعت‌های ولتاژ خارجی و محافظت از کل سیستم از تأثیرات مضر عمل جابجایی تماس‌کننده است.

یک خنثی‌کننده سرعت معمولی به صورت یک گیره برق با یک کلید روشن/خاموش یکپارچه طراحی شده است. این دستگاه دارای کابل سه‌سیمی است که به راحتی می‌تواند به یک گیره دیواری استاندارد متصل شود. این تنظیمات اتصال آسان گسترده‌ای از تجهیزات الکتریکی را فراهم می‌کند و به آنها محافظت فوری در برابر نوسانات ولتاژ می‌دهد.

ولتاژ‌های استاندارد در خانه‌ها، مانند ۱۲۰ V AC در ایالات متحده و ۲۳۰ V AC در بریتانیا و اتحادیه اروپا، به صورت مقدار ریشه میانگین مربعی (RMS) یا همان مقدار مؤثر مشخص می‌شوند. این مقادیر RMS معادل ولتاژ DC را نشان می‌دهند که به یک بار مقاوم همان مقدار انرژی را تحویل می‌دهد. برای یک تامین ۱۲۰ V RMS (با فرکانس ۶۰ Hz)، ولتاژ اوج تقریباً ۱۷۰ Vp است، در حالی که برای یک تامین ۲۳۰ V RMS (با فرکانس ۵۰ Hz)، ولتاژ اوج به حدود ۳۲۵ Vp می‌رسد.

اما در حضور ترانزیت‌های الکتریکی ناشی از عواملی مانند ضربات صاعقه یا عملیات جابجایی، ولتاژ اوج می‌تواند به چند صد ولت یا حتی هزاران ولت در قالب پالس‌های نامنظم افزایش یابد. این رویدادهای ترانزیتی بسیار کوتاه‌مدت هستند و معمولاً فقط چند میکروثانیه (۱۰⁻⁶ ثانیه) طول می‌کشند. با این حال، این رویدادهای کوتاه‌مدت می‌توانند آسیب‌های قابل توجهی به دستگاه‌های الکترونیکی حساس وارد کنند که غالباً برای کار در محدوده ولتاژ بسیار دقیق طراحی شده‌اند.

اینجا است که خنثی‌کننده‌های سرعت نقش حیاتی ایفا می‌کنند. آنها طراحی شده‌اند تا ولتاژ ورودی را نظارت کرده و هر ولتاژ اوجی که از یک حد تعیین شده فراتر رود را جلوگیری کنند. به عنوان مثال، یک خنثی‌کننده سرعت با رتبه ۲۵۰ V به طور عادی کار می‌کند زمانی که ولتاژ ورودی ۲۳۰ V یا کمتر باشد. اما هنگامی که پالس‌های ولتاژ ترانزیتی از حد ۲۵۰ V فراتر روند، خنثی‌کننده سرعت فوراً انرژی اضافی خط را به زمین هدایت می‌کند. این واکنش سریع به طور مؤثر تجهیزات متصل را محافظت می‌کند با اطمینان حاصل کردن اینکه ولتاژ دریافتی توسط آنها هرگز حد ایمن عملیاتی خود را فراتر نبرد و عملکرد و عمر مفید آنها را حفظ کند.

تفاوت‌های بین خنثی‌کننده‌های سرعت و خنثی‌کننده‌های سرعت

تفاوت‌های اصلی بین خنثی‌کننده‌های سرعت و خنثی‌کننده‌های سرعت در رتبه‌های ولتاژ و توانایی تخلیه انرژی آنها وجود دارد. یک خنثی‌کننده سرعت معمولاً دارای رتبه ولتاژ نسبتاً پایین است که فقط کمی بالاتر از ولتاژ عملیاتی معمول سیستم الکتریکی است. توانایی تخلیه انرژی آن نیز محدود است. در مقابل، یک خنثی‌کننده سرعت دارای رتبه ولتاژ بسیار بالاتر نسبت به ولتاژ رتبه‌بندی شده مدار است. مهم‌تر از آن، توانایی بسیار بیشتری برای تخلیه انرژی الکتریکی دارد، در حالی که اطمینان حاصل می‌کند که عایق سیستم الکتریکی کامل و بدون تغییر باقی بماند.

نکته کلیدی: باید توجه داشت که خنثی‌کننده‌های سرعت برای محافظت از مدارها در برابر ترانزیت‌ها و سرعت‌های ناشی از ضربات صاعقه مناسب نیستند. طراحی و توانایی‌های آنها برای رسیدگی به رویدادهای با انرژی و ولتاژ بسیار بالا مرتبط با صاعقه کافی نیست و نیاز به محافظت قوی‌تری که توسط خنثی‌کننده‌های سرعت ارائه می‌شود، دارند.