Кіріспе

Бүгінгі технология дамыған әлемде электрлік және электрондық жабдықтар найзағай соққыларынан, электр желісінің ауытқуларынан немесе ішкі коммутация операцияларынан туындаған кернеудің күрт өзгеруінен болатын зақымға бұрынғыдан да осал. Кернеуден қорғайтын құрылғылар (КҚҚ) деп те аталатын кернеуден қорғайтын құрылғылар сезімтал жабдықтарды кернеудің күрт өзгеруінен қорғауда маңызды рөл атқарады. Бұл мақалада кернеуден қорғайтын құрылғылардың әртүрлі салалардағы практикалық қолданылуы қарастырылады және олардың тиімділігі нақты жағдайларды зерттеу арқылы көрсетіледі.

1. Тұрғын үйге өтініштер

(I) Тұрмыстық техниканы қорғау

Бүгінгі таңда заманауи отбасылар теледидарлар, компьютерлер, тоңазытқыштар және ақылды үй жүйелері сияқты әртүрлі электрондық өнімдерсіз өмір сүре алмайды. Бұл құрылғылар кенеттен қуаттың күрт өзгеруіне тап болған кезде, олар зақымдалуы мүмкін, бұл тек күнделікті өмірге ғана емес, сонымен қатар қымбат жөндеу немесе ауыстыру шығындарына әкелуі мүмкін.

Мысал ретінде АҚШ-тың Флорида штатындағы қала маңындағы үйді алайық. Бірде жақын маңда найзағай түсіп, электр қуатының күрт өсуіне әкеліп соқты, ал жақын маңдағы көптеген үй шаруашылықтарының теледидарлар, роутерлер және жылыту, желдету және кондиционерлеу жүйелері сияқты электр құрылғылары зақымдалды. Алайда, бір отбасы негізгі тарату тақтасына алдын ала бүкіл үйді қамтитын кернеуден қорғайтын құрылғы орнатып, зардап шеккен жоқ, ал басқа көршілер айтарлықтай шығынға ұшырады.

(II) Күн энергиясын өндіру жүйесі

Күн батареяларының кеңінен қолданылуымен кернеуден қорғаудың маңыздылығы артып келеді. Күн энергиясын өндіру жүйесіндегі инвертор және батарея энергиясын сақтау жүйесі өте нәзік және кернеуден туындайтын кернеуге сезімтал.

Германияда үй иесі күн инверторының кірісіне екінші реттік кернеуден қорғайтын құрылғы орнатты. Кейінірек жақын маңдағы трансформатор істен шығып, электр желісінің ауытқуына әкелді. Кернеуден қорғайтын құрылғының арқасында артық кернеу басқа жаққа бұрылып, инвертордың зақымдалуына жол берілмеді, әйтпесе оны ауыстыру 2000 еуродан астам шығынға түсер еді.

2. Коммерциялық және өнеркәсіптік қолданыстар

(I) Деректер орталықтары

Деректер орталықтары өте ерекше қуат талаптарына ие және серверлердің қалыпты жұмысын қамтамасыз ету үшін үздіксіз қуатпен қамтамасыз етуі керек. Тіпті шамалы кернеудің жоғарылауы деректердің жоғалуына немесе сервердің зақымдалуына әкелуі мүмкін, бұл өз кезегінде үлкен экономикалық шығындарға әкеледі.

Сингапурдағы Google деректер орталығы жақсы мысал бола алады. Деректер орталығы көп деңгейлі кернеуден қорғау жүйесін пайдаланады, кіреберісте 1-деңгейлі кернеуден қорғайтын құрылғы (найзағай өшіргіш) және сервердің жанында 3-деңгейлі кернеуден қорғайтын құрылғы (соңғы пайдалану) орнатылған. Бірде деректер орталығына найзағай тікелей тиді, бірақ кернеуден қорғайтын құрылғы кернеуді сәтті сейілтіп, миллиондаған доллар кірістің жоғалуына әкелуі мүмкін тоқтап қалудың алдын алды.

(II) Өндіріс зауыттары

Өндіріс зауыттарында өнеркәсіптік жабдықтар, бағдарламаланатын логикалық контроллерлер (PLC) және CNC станоктары сияқты жабдықтар кернеу ауытқуларына өте сезімтал. Кернеу қалыптан тыс болғаннан кейін, бұл жабдықтар дұрыс жұмыс істемеуі мүмкін.

Жапониядағы Toyota автомобиль шығаратын зауыты мұны жақсы біледі. Олар робот дәнекерлеу машиналарын кернеуден қорғайтын құрылғылармен жабдықтады. Бірде зауыттың жанында найзағай түсіп, кернеуден қорғайтын құрылғы 15 робот қолын зақымданудан сәтті қорғады. Бұл жөндеу шығындарын шамамен 500 000 долларға үнемдеді деп есептеледі.

(III) Денсаулық сақтау мекемелері

Ауруханалар сияқты денсаулық сақтау мекемелері магнитті-резонанстық томография (МРТ) аппараттары, өкпе желдеткіштері және бақылау жүйелері сияқты әртүрлі маңызды жабдықтарға сүйенеді. Бұл құрылғылар зақымданғаннан кейін олар тек экономикалық шығындарға ғана емес, сонымен қатар науқастарды емдеу мен күтуге де әсер етеді.

Австралияның Сидней қаласындағы ауруханада жансақтау бөліміндегі (ЖҚБ) барлық жабдықтарға медициналық деңгейдегі кернеуден қорғайтын құрылғылар орнатылған. Аймақта электр дауылы болғаннан кейін, кернеуден қорғайтын құрылғы маңызды жабдықтардың зақымдануын сәтті болдырмады және пациенттердің үздіксіз көмек алуын қамтамасыз етті.

3Телекоммуникациялар және инфрақұрылым

(I) Жылжымалы базалық станциялар

Телекоммуникация мұнаралары зәулім құрылымдарына байланысты найзағай соққыларына оңай ұшырайды. Соққыдан кейін желілік қызметтер үзілуі мүмкін, бұл пайдаланушыларға үлкен қолайсыздықтар тудырады.

Оңтүстік Кореяның Сеул қаласындағы телекоммуникация операторы тиімді шаралар қабылдады. Олар 5G мұнараларына кернеуден қорғайтын құрылғы орнатты. Муссон маусымы кезінде бұл мұнараларға найзағай бірнеше рет тиді, бірақ кернеуден қорғайтын құрылғылардың арқасында жұмыс тоқтап қалған жоқ, ал кернеуден қорғайтын құрылғылары жоқ жерлерді жиі жөндеу қажет болды.

(II) Жол қозғалысын басқару жүйесі

Интеллектуалды көлік жүйесінің (ИКЖ) қалыпты жұмысы тұрақты электрмен жабдықтаудан ажырамас, ол басқару сигналдары мен бақылау камералары сияқты жабдықтардың үздіксіз жұмысын талап етеді.

Дубайдың ақылды қала жобасында жол қозғалысын басқару жүйесі сигнал реттегішіне арналған кернеуден қорғайтын құрылғымен жабдықталған. Бірде жақын маңдағы қосалқы станция істен шығып, қуаттың күрт өсуіне себеп болды. Бірақ кернеуден қорғайтын құрылғы мәселені сәтті шешіп, сигналдың істен шығуынан туындауы мүмкін жол қозғалысындағы хаостың алдын алды.

4Жаңартылатын энергия саласы

(I) Жел турбиналары

Жел электр станциялары көбінесе ашық жерлерде орналасқан және найзағай соққыларының қаупіне осал. Турбинаның басқару жүйесі зақымдалғаннан кейін, бұл жабдықтың істен шығуына ғана емес, сонымен қатар үлкен экономикалық шығындарға әкелуі мүмкін.

Ұлыбританияның Солтүстік теңізіндегі теңіз жел электр станциясы кернеуден қорғауға үлкен мән береді. Олар турбинаны басқару жүйесі үшін кернеуден қорғайтын құрылғылар орнатты. Бір рет жел электр станциясына найзағай тікелей тиді, бірақ кернеуден қорғайтын құрылғы SCADA жүйесінің зақымдануының алдын алып, 1 миллион фунт стерлингке дейін жетуі мүмкін жұмыс істемей қалу уақытындағы шығындардың алдын алды.

(II) Электр көліктерін (ЭК) зарядтау станциялары

Электр көліктерін зарядтау станцияларының қалыпты жұмысы қауіпсіздік пен сенімділікті қамтамасыз ету үшін күшті кернеуден қорғауды қажет етеді.

Мысал ретінде Калифорниядағы Tesla Supercharger желісін алайық. Tesla өзінің Supercharger станцияларында кернеудің асқынуынан қорғау шараларын енгізді. Электр желісінің тұрақсыздығы жағдайында кернеудің асқынуынан қорғайтын құрылғы зарядтау блогының зақымдануын сәтті болдырмады, бұл электромобиль пайдаланушыларына үздіксіз қызмет көрсетуді қамтамасыз етті.

5Ауыл шаруашылығы қолданбалары

(I) Суару жүйелері

Қазіргі заманғы ауылшаруашылық суару жүйелерінің көпшілігі автоматтандырылған жұмыс үшін электрондық контроллерлерге сүйенеді. Бұл контроллерлер қуаттың күрт көтерілуіне ұшырағаннан кейін, олар суару жүйесінің істен шығуына әкелуі мүмкін, бұл өз кезегінде дақылдардың өсуіне әсер етеді.

Нидерландыдағы ауылшаруашылық нысаны алдын ала дайындалды. Олар автоматтандырылған суару жүйелеріне кернеуден қорғайтын құрылғылар орнатты. Жақын маңдағы трансформатор істен шығып, қуаттың күрт секіруіне себеп болған кезде, кернеуден қорғайтын құрылғы басқару блогын сәтті қорғап, дақылдарды суарудың сәтсіз аяқталуына жол бермеді.

Қорытынды

Кернеуден қорғайтын құрылғылар біздің күнделікті өмірімізде және әртүрлі жоғары қауіпті орталарда маңызды рөл атқарады. Тұрмыстық техника, өнеркәсіптік техника немесе телекоммуникация және жаңартылатын энергия жүйелері болсын, кернеуден қорғайтын құрылғылар апатты залал мен экономикалық шығындардың алдын алады. Бұл мақалада бірқатар нақты мысалдар арқылы кернеуден қорғайтын құрылғылардың әртүрлі салалардағы жұмыс үздіксіздігін қамтамасыз етудегі негізгі рөлі толық көрсетілген.

Бүгінгі таңда біздің әлеміміз барған сайын электрлендіріліп келеді, ал жоғары сапалы кернеуден қорғайтын құрылғыларға инвестиция салу енді тек сақтық шарасы ғана емес, қажетті таңдау болып табылады.