Кернеуден қорғау құрылғысы: түрлері, функциялары және қолданылуы

Мен бір ғана кернеудің күрт көтерілуінің бірнеше айлық өндірістік жоспарлауды бұзып, түнде тұтас желіні өшіргенін көрдім.

А кернеуден қорғайтын құрылғы уақытша асқын кернеуді шектейді және кернеу энергиясын жерге қауіпсіз түрде бағыттайды, электр жүйелерін, сезімтал жабдықтарды және ұзақ мерзімді жұмыс сенімділігін қорғайды.

Төменде мен кернеуден қорғау құрылғыларының қалай жұмыс істейтінін, әртүрлі түрлері қолданылатынын және сатып алу топтарының дұрыс шешімді қалай таңдайтынын түсіндіремін.

---

Кернеуден қорғайтын құрылғы дегеніміз не?

Кернеу кернеуінен қорғайтын құрылғы электр жүйелерін найзағайдан, коммутациялық операциялардан немесе электр желісінің бұзылуынан туындайтын уақытша кернеудің жоғарылауынан қорғайды, оқшаулаудың істен шығуына және жабдықтың зақымдалуына жол бермейді.

Қуат тізбегіне параллель кернеуден қорғау құрылғысы (SPD) орнатылған. Қалыпты кернеу кезінде ол белсенді емес күйде қалады. Кернеу белгіленген шекті мәннен асып кеткенде, SPD төмен кедергілі күйге ауысады және кернеу тогын жерге бағыттайды. Бұл реакция наносекундтарда, автоматты ажыратқыштарға немесе сақтандырғыштарға қарағанда әлдеқайда жылдам жүреді.

Кернеуден қорғайтын құрылғылар көбінесе келесі жағдайларда қолданылады:

• Өнеркәсіптік тарату тақталары

• Басқару шкафтары және PLC панельдері

• Күн және жел энергиясы жүйелері

• Деректер орталықтары және телекоммуникациялық инфрақұрылым

Негізгі кернеуді басатын құрылғылардан айырмашылығы, өнеркәсіптік кернеуден қорғау құрылғылары IEC 61643 және UL стандарттарына сәйкес тексеріледі. Олар орнату орны мен кернеу тогының мүмкіндігіне байланысты әртүрлі түрлерге жіктеледі.

Кернеуден қорғау құрылғылары және дәстүрлі шамадан тыс токтан қорғау

Кернеуден қорғайтын құрылғылар сақтандырғыштарды немесе ажыратқыштарды алмастырмайды. Керісінше, олар шамадан тыс ток құрылғылары анықтай алмайтын қысқа мерзімді, жоғары энергиялы өтпелі процестерді шешу арқылы оларды толықтырады.

Негізгі айырмашылықтарға мыналар жатады:

• Кернеу ұзақтығы: микросекундтар және секундтар

• Энергия көзі: найзағай немесе ауысу, жүктеме ақаулары емес

• Қорғаныс әдісі: кернеуді қысу, ажырату емес

Кернеуден қорғау құрылғысының ішіндегі негізгі компоненттер

Көптеген кернеуден қорғайтын құрылғылар келесідей қолданылады:

• Металл оксидінің варисторлары (MOV)

• Ұшқын саңылаулары немесе газ шығару түтіктері

• Қауіпсіздік үшін жылу ажыратқыштары

Әрбір компонент жылдам жауап беруге және басқарылатын ақаулық мінез-құлқына ықпал етеді.

---

Кернеуден қорғау құрылғысы электр зақымдануын қалай болдырмайды?

Кернеуден қорғайтын құрылғы кернеуді қысу және артық энергияны жабдықтың жерге қосу жолдарынан басқа жаққа бұру арқылы зақымданудың алдын алады.

Жүйеге кернеу күрт өскен кезде, кернеу тез артады. SPD бұл көтерілуді сезіп, бірден іске қосылады. Ол жерге төмен кедергілі жол жасайды, бұл кернеу тогының жетектерді, қуат көздерін және контроллерлерді сияқты сезімтал жүктемелерді айналып өтуін қамтамасыз етеді.

Бұл қорғаныс механизмі қазіргі заманғы электроника үшін өте маңызды, олар көбінесе тек шағын асқын кернеу шегін ғана көтере алады.

Кернеуді қысу және энергияны тарату

Кернеуді қысу төменгі ағынды жабдықта көрінетін ең жоғары кернеуді шектейді. Негізгі параметрлерге мыналар жатады:

• Номиналды разряд тогы (In)

• Максималды разряд тогы (Imax)

• Кернеуден қорғау деңгейі (жоғары)

Төменгі жоғары мәндер жақсырақ қорғауды қамтамасыз етеді, бірақ мұқият үйлестіруді қажет етеді.

Жауап беру уақыты және үйлестіру

Кернеуден қорғайтын құрылғылар наносекунд ішінде жауап береді. Дегенмен, жоғары және төмен ағынды SPD-лер арасындағы үйлестіру өте маңызды.

Дұрыс үйлестіру мыналарды қамтамасыз етеді:

• 1 типті құрылғылар жоғары энергиялы найзағай токтарын сіңіреді

• 2 типті кернеуден қорғау құрылғыларының қысқышы қалдық кернеу

• Жабдық деңгейіндегі SPD-лер тамаша қорғанысты қамтамасыз етеді

Жерге қосу сапасы және кернеудің жоғарылауы

Тиісті жерге қосусыз кернеуден қорғайтын құрылғы жұмыс істемейді. Төмен кедергілі жерге қосу жолдары өткізгіш кернеуді азайтады және SPD қызмет ету мерзімін ұзартады.

---

Кернеуден қорғау құрылғыларының түрлері түсіндірілді

Кернеуден қорғайтын құрылғылар IEC стандарттарына және орнату орнына байланысты 1 типті, 2 типті және 3 типті болып жіктеледі.

Әрбір түрі қабатты кернеуден қорғау дизайнында белгілі бір рөл атқарады.

1 типті кернеуден қорғау құрылғысына шолу

Қызмет көрсету кіреберісінде 1 типті кернеуден қорғау құрылғысы орнатылған. Ол әуе желілерінен кіретін тікелей найзағай токтарын басқаруға арналған.

2 типті кернеуден қорғау құрылғысына шолу

А 2 типті кернеуден қорғайтын құрылғы төменгі ағын тізбектерін индукцияланған кернеулерден және ауыспалы өтпелі процестерден қорғайды.

Біріктірілген 1+2 типті құрылғылар

Кеңістігі шектеулі панельдерде біріктірілген SPD найзағай тогын басқаруды да, кернеуді қысуды да ұсынады.

---

1 және 2 типті кернеуден қорғау құрылғылары қайда қолданылады?

1 және 2 типті кернеуден қорғау құрылғылары электр тарату жүйесінің әртүрлі деңгейлерінде қабатты қорғаныс жасау үшін қолданылады.

1 типті құрылғылар ғимараттың кіреберіс нүктесіне орнатылады, ал 2 типті кернеуден қорғау құрылғылары жүктемелерге жақын ішкі тарату панельдеріне орнатылады.

1 типті кернеуден қорғау құрылғысының қолданылуы

Жалпы қолданыстарға мыналар жатады:

• Сыртқы найзағай әсер ететін өнеркәсіптік нысандар

• Әуе электр желілері бар ғимараттар

• Найзағай қаупі бар күн электр станциялары

Бұл құрылғылар бүкіл нысанды найзағай токтарынан қорғайды.

2 типті кернеуден қорғау құрылғысының қолданбалары

2 типті кернеуден қорғау құрылғылары кеңінен қолданылады:

• Зауыттық тарату тақталары

• Басқару шкафтары және MCC панельдері

• Коммерциялық ғимараттар және деректер бөлмелері

А 2 типті кернеуден қорғайтын құрылғы 1 типті қорғаныстан кейін қалдық кернеуді азайтады және сезімтал электрониканы қорғайды.

Үйлестірілген орнату мысалы

Әдеттегі орнату мыналарды қамтиды:

• Негізгі кірістегі 1 типті SPD

• Ішкі панельдердегі 2 типті кернеуден қорғайтын құрылғы

• Жабдық терминалдарындағы 3 типті SPD

---

1 және 2 типті кернеуден қорғайтын құрылғыларды қалай таңдауға болады?

1 және 2 типті кернеуден қорғау құрылғыларының арасынан таңдау орнату орнына, найзағай қаупіне және жүйенің дизайнына байланысты.

Сатып алу топтары мұны ешқашан қарапайым «немесе-немесе» шешімі ретінде қарастырмауы керек. Көптеген өндірістік орталарда екі түрі де қажет.

Негізгі таңдау критерийлері

Келесі факторларды ескеріңіз:

• Қуат көзінің түрі (әуе немесе жер асты)

• Найзағайдан қорғау деңгейі (LPL)

• Жабдықтың сезімталдығы және тоқтап қалу құны

• Қолданылатын стандарттар (IEC, UL)

1 типті және 2 типті таңдау кестесі

Сатып алу кезіндегі жиі кездесетін қателіктер

Мен сатып алушыларды жиі көремін:

• Негізгі кіріске тек 2 типті құрылғыларды орнату

• Жерге қосу кедергісін ескермеу

• SPD-ді жоғары құндылыққа емес, бағаға қарай таңдау

Бұл қателіктер қайталанатын ақауларға және кепілдік дауларына әкеледі.

---

Кернеуден қорғау құрылғыларының типтік өнеркәсіптік қолданылуы

Кернеуден қорғау құрылғылары тоқтап қалу қаржылық шығынға тең болатын өнеркәсіптік жүйелерде өте маңызды.

Өндіріс зауыттары, жаңартылатын энергия жүйелері және инфрақұрылымдық жобалардың барлығы көп деңгейлі кернеуден қорғау стратегияларына сүйенеді.

Өндіріс және автоматтандыру жүйелері

SPD қорғайды:

• PLC және HMI

• Айнымалы жиілік жетектері

• Өнеркәсіптік қуат көздері

Тіпті шамалы ауытқулар логикалық қателіктерге немесе ерте қартаюға әкелуі мүмкін.

Жаңартылатын энергия жүйелері

Күн және жел қондырғыларында кернеуден қорғау құрылғылары келесі жағдайларда қолданылады:

• Тұрақты ток ішектері

• Инверторлық айнымалы ток шығыстары

• Бақылау және байланыс желілері

Деректер және байланыс инфрақұрылымы

Кернеуден қорғайтын құрылғылар келесі жағдайларда да қолданылады:

• Ethernet және fieldbus желілері

• Басқару және өлшеу құралдарының тізбектері

Электрлік және сигналдық SPD үйлестірілуі керек.

---

Орнату және техникалық қызмет көрсетудің ең жақсы тәжірибелері

Дұрыс орнату кернеуден қорғайтын құрылғыны дұрыс таңдау сияқты маңызды.

Сымдарды дұрыс емес орнату тәжірибесі SPD тиімділігін 50%-дан астам төмендетуі мүмкін.

Орнату нұсқаулары

Ең жақсы тәжірибелерге мыналар жатады:

• Байланыс сымдарын мүмкіндігінше қысқа ұстаңыз

• Арнайы жерге қосу өткізгіштерін пайдаланыңыз

• Өндірушінің момент сипаттамаларын орындаңыз

Бақылау және ауыстыру

Қазіргі заманғы кернеуден қорғайтын құрылғыларға мыналар кіреді:

• Көрнекі күй көрсеткіштері

• Қашықтан дабыл контактілері

Бұл мүмкіндіктер техникалық қызмет көрсету топтарына қызмет ету мерзімі аяқталған жағдайларды анықтауға көмектеседі.

Сәйкестік және құжаттама

Әрқашан тексеріңіз:

• IEC 61643 сынақ есептері

• Үйлестіру құжаттамасы

• Жерге қосу өлшемдері

Бұл өнімділікті де, жауапкершілікті де қорғайды.

---

Қорытынды

Дұрыс таңдалған кернеуден қорғайтын құрылғы жұмыстың тоқтап қалу уақытын азайтады, активтерді қорғайды және ұзақ мерзімді жүйенің сенімділігін нығайтады. Бірлік бағасына емес, жүйенің дизайнына негізделіп таңдаңыз.

---

Жиі қойылатын сұрақтар

1. Кернеуден қорғайтын құрылғы мен кернеуді шектегіштің айырмашылығы неде?

Төмен вольтты жүйелерде әдетте кернеуден қорғайтын құрылғы қолданылады, ал орташа және жоғары вольтты желілерде кернеуді шектегіштер кең таралған.

2. Тек 2 типті кернеуден қорғайтын құрылғыны пайдалануға бола ма?

Көптеген өнеркәсіптік жүйелерде жоқ. 1 типті кернеуден қорғау құрылғысынсыз найзағай энергиясы 2 типті шектеулерден асып кетуі мүмкін.

3. 2 типті кернеуден қорғайтын құрылғыны қай жерге орнату керек?

2 типті кернеуден қорғайтын құрылғы сезімтал жүктемелерге жақын тарату панельдеріне орнатылған.

4. Кернеуден қорғайтын құрылғы қанша уақытқа қызмет етеді?

Қызмет ету мерзімі кернеу жиілігіне, жерге қосу сапасына және разряд тогының номиналды мәндеріне байланысты.