خمس طرق لحماية أجهزة الحماية من زيادة التيار الكهربائي

طرق الحماية من زيادة التيار الكهربائي

1. أجهزة الحماية من زيادة التيار المتوازية (SPDs) المتصلة عبر خطوط الطاقة

في الظروف العادية، تبقى المقاومات المتغيرة داخل جهاز الحماية من زيادة التيار في حالة مقاومة عالية. عند تعرض شبكة الطاقة لصاعقة أو حدوث ارتفاعات مفاجئة في التيار نتيجة عمليات التبديل، يستجيب الجهاز في غضون نانوثانية، مما يؤدي إلى تحول المقاومات المتغيرة إلى حالة مقاومة منخفضة، وبالتالي تثبيت الجهد الزائد بسرعة عند مستوى آمن. في حال حدوث ارتفاعات أو جهد زائد لفترات طويلة، تتلف المقاومات المتغيرة وترتفع درجة حرارتها، مما يؤدي إلى تفعيل آلية الفصل الحراري لمنع الحرائق وحماية المعدات.

2. واقيات التيار الزائد من نوع المرشح المتسلسل الموصولة على خط دوائر الطاقة

توفر هذه الحمايات طاقة نظيفة وآمنة للأجهزة الإلكترونية الحساسة. لا تحمل الصواعق طاقة هائلة فحسب، بل تحمل أيضًا معدلات ارتفاع حادة للغاية في الجهد والتيار. في حين أن أجهزة الحماية من الصواعق المتوازية قادرة على كبح سعة الصواعق، إلا أنها لا تستطيع تسوية جبهات موجاتها الحادة. تستخدم أجهزة الحماية من الصواعق من نوع المرشح التسلسلي، الموصولة على خط دوائر الطاقة، مقاومات أكسيد معدني (MOV1، MOV2) لتثبيت الفولتية الزائدة في أجزاء من الثانية. بالإضافة إلى ذلك، يقلل مرشح LC من حدة ارتفاع الجهد والتيار للصاعقة بما يقارب 1000 مرة، ويخفض الجهد المتبقي بمقدار خمسة أضعاف، مما يحمي الأجهزة الحساسة.

3. تركيب مقاومات متغيرة لتثبيت الجهد بين الأطوار والخطوط للحد من ارتفاعات الجهد المفاجئة

تُعدّ هذه الطريقة فعّالة للإضاءة والمصاعد ومكيفات الهواء والمحركات، نظرًا لقدرتها العالية على تحمّل الصواعق. إلا أنها أقل فعالية للأجهزة الإلكترونية الحديثة صغيرة الحجم ذات التكامل العالي. فعلى سبيل المثال، في أنظمة التيار المتردد أحادية الطور 220 فولت، تُركّب المقاومات المتغيرة عادةً بين السلك المحايد والأرضي لامتصاص الصواعق الناتجة. وتعتمد فعالية الحماية كليًا على اختيار المقاوم المتغير وموثوقيته.

يتم ضبط جهد التثبيت بناءً على ذروة جهد الشبكة (310 فولت)، مع مراعاة ما يلي:
- تقلبات الشبكة بنسبة 20%،
- نسبة تحمل المكونات 10%،
- عوامل موثوقية بنسبة 15% (التقادم، الرطوبة، الحرارة).
وبالتالي، تتراوح مستويات التثبيت النموذجية من 470 فولت إلى 510 فولت. أما الارتفاعات التي تقل عن 470 فولت فتمر دون أن تتأثر.

بينما تتحمل المعدات الكهربائية القياسية (مثل المحركات والإضاءة) جهدًا يصل إلى 1500 فولت تيار متردد (2500 فولت ذروة)، تعمل الأجهزة الإلكترونية الحديثة بجهد يتراوح بين ±5 فولت و±15 فولت، مع هامش خطأ أقصى أقل من 50 فولت. ويمكن أن تتسبب الارتفاعات المفاجئة عالية التردد التي تقل عن 470 فولت في تلف الدوائر المتكاملة نتيجةً للسعات الطفيلية في المحولات ومصادر الطاقة. علاوة على ذلك، وبسبب الجهد المتبقي في المقاومات المتغيرة وحث الأسلاك، قد تدفع الارتفاعات المفاجئة القوية مستويات التثبيت إلى 800-1000 فولت، مما يزيد من خطر تلف الأجهزة الإلكترونية.

4. تعزيز الحماية باستخدام محولات العزل الفائق (طريقة العزل)

يُوضع محول عزل محمي بين مصدر الطاقة والحمل لحجب الضوضاء عالية التردد مع ضمان تأريض ثانوي سليم. ينتقل التداخل ذو النمط المشترك، وهو التداخل النسبي للأرض، عبر السعة بين اللفات. يعمل غلاف مؤرض بين اللفات الأولية والثانوية على تحويل هذا التداخل، مما يقلل من ضوضاء الخرج.

5. طريقة الامتصاص

تعمل المكونات الماصة على كبح الارتفاعات المفاجئة للتيار الكهربائي عن طريق التحول من مقاومة عالية إلى مقاومة منخفضة عند تجاوز جهد العتبة. ومن الأجهزة الشائعة في هذا المجال:
- المقاومات المتغيرة – قدرة محدودة على التعامل مع التيار.
- أنابيب تفريغ الغاز (GDTs)– استجابة بطيئة.
- ثنائيات TVS / أنابيب التفريغ ذات الحالة الصلبة – أسرع ولكن مع بعض التنازلات في امتصاص الطاقة.