Ⅰ. ما هو ال طفرة أجهزة الحماية (SPDs)؟

 

جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) هو جهاز إلكتروني يُستخدم لحماية المعدات الكهربائية من ارتفاعات الجهد العابرة، مثل تلك الناتجة عن الصواعق، أو تقلبات شبكة الطاقة، أو ارتفاعات الجهد الناتجة عن تشغيل المعدات. يضمن هذا الجهاز التشغيل المستقر للمعدات الكهربائية، ويطيل عمرها، ويقلل من خطر التلف الناتج عن تقلبات الجهد عن طريق الحد من ارتفاعات الجهد العابرة وتحويل تيارات زيادة التيار إلى الأرض.

 

تُستخدم أجهزة الحماية من زيادة التيار على نطاق واسع في أنظمة الطاقة وشبكات الاتصالات والأتمتة الصناعية والأجهزة المنزلية وغيرها من المجالات، وهي جزء مهم من الحماية الكهربائية.

 

1.1 مبدأ عمل واقي التيار الزائد

 

تتمثل الوظيفة الأساسية لجهاز الحماية من زيادة التيار في اكتشاف الجهد الزائد وكبحه. ويعتمد مبدأ عمله بشكل رئيسي على الآليات التالية.

 

1.1.1 تثبيت الجهد

عندما يتجاوز الجهد في الدائرة الحد المحدد، فإن المكونات غير الخطية داخل واقي التيار الزائد (مثل المقاومات المتغيرة، أو أنابيب تفريغ الغاز، أو الثنائيات العابرة) تقوم بالتوصيل بسرعة، مما يحد من الجهد الزائد ضمن نطاق آمن.

 

1.1.2 طاقة تسريح

يقوم جهاز الحماية من زيادة التيار بتوجيه الطاقة المتولدة عن الجهد الزائد عبر نظام التأريض إلى الأرض، مما يمنعها من دخول المعدات المحمية.

 

1.1.3 معادلة استعادة

يمكن لبعض أجهزة الحماية من زيادة التيار أن تعود تلقائيًا إلى التشغيل العادي بعد حدوث زيادة في التيار، بينما يتطلب البعض الآخر استبدالًا يدويًا أو إعادة ضبط.

 

1.2 كيف ل اختر واقيًا من زيادة التيار الكهربائي

عند اختيار واقي التيار الكهربائي المناسب، يجب مراعاة العوامل التالية.

 

1.2.1 الجهد االكهربى مستوى 

يجب أن يتطابق الجهد المقنن لجهاز الحماية من زيادة التيار مع جهد النظام المحمي، مثل نظام التيار المتردد 220 فولت أو نظام التيار المستمر 48 فولت.

 

1.2.2 التيار سعة (في/ماضي)

 

يشير هذا إلى الحد الأقصى لتيار الاندفاع الذي يمكن أن يتحمله جهاز الحماية من الاندفاع، والذي يتم قياسه عادةً بالكيلو أمبير (ألف أمبير)، ويجب اختيار أجهزة الحماية من الاندفاع ذات سعة التيار الأعلى في المناطق التي تكثر فيها ضربات البرق.

 

1.2.3 إجابة وقت

  

كلما كان زمن الاستجابة أقصر، كان تأثير الحماية أفضل. وتُعدّ أجهزة الحماية من الصواعق ذات زمن الاستجابة النانوثانية مناسبة للمعدات الإلكترونية الدقيقة.

 

1.2.4 الحماية وضع

 

اختر وضع الحماية أحادي الطور أو ثلاثي الطور أو وضع الحماية المدمج (مثل LN أو L-PE أو N-PE وما إلى ذلك) وفقًا لمتطلبات النظام.

 

1.2.5 تثبيت موقع

  

وفقًا لمعيار IEC 61643، يمكن تصنيف أجهزة الحماية من زيادة التيار الكهربائي إلى النوع 1 (مدخل المبنى)، والنوع 2 (صندوق التوزيع)، والنوع 3 (نهاية المعدات).

 

1.2.6 شهادة المعايير

 

اختر المنتجات التي تتوافق مع المعايير الدولية (مثل UL 1449 و IEC 61643) لضمان السلامة والموثوقية.

 

1.3 كيف ل قم بتركيب واقي من زيادة التيار الكهربائي

 

يُعد التركيب الصحيح هو المفتاح لضمان عمل جهاز الحماية من زيادة التيار الكهربائي بفعالية:

 

1.3.1 تثبيت موقع:

 

- يجب تركيب جهاز الحماية من الصواعق من النوع 1 في لوحة التوزيع الرئيسية أو في خط الإدخال للمبنى للحماية من ضربات الصواعق المباشرة أو الصواعق المستحثة.

- يتم تركيب جهاز الحماية من النوع الثاني (SPD) في لوحة التوزيع الثانوية لتوفير الحماية الثانوية.

- يتم تركيب النوع 3 من أجهزة الحماية من الحرائق بالقرب من المعدات الحساسة مثل الخوادم وأجهزة الاتصال.

 

1.3.2 طريقة التوصيل:

 

استخدم أسلاكًا قصيرة وسميكة للتوصيل لتقليل المقاومة.

تأكد من أن مقاومة التأريض تفي بالمعيار (عادةً ≤ 10 أوم).

 

1.3.3 التوصيل المتوازي والتوصيل التسلسلي:

 

- يتم تركيب معظم أجهزة الحماية من الصواعق بالتوازي، مما لا يتعارض مع التشغيل الطبيعي للدائرة.

- يمكن تركيب بعض أجهزة الحماية من الصواعق الخاصة (مثل النوع المرشح) على التوالي.

 

1.3.4 صيانة والاستبدال:

 

- تحقق بانتظام من حالة جهاز الحماية من الصواعق. تحتوي بعض أجهزة الحماية من الصواعق على مؤشر لعمرها الافتراضي (على سبيل المثال، تشير النافذة الحمراء إلى وجود عطل).

- حتى لو كان المظهر سليماً بعد عدة صدمات ناتجة عن ارتفاع مفاجئ في التيار الكهربائي، فيجب استبداله.

 

Ⅱ. دي سي/مكيف هواء واقي من زيادة التيار

 

2.1 تيار مستمر طفرة حامية

 

2.1.1 مفهوم واقي التيار المستمر من زيادة التيار

 

صُمم جهاز الحماية من ارتفاع التيار المستمر (DC SPD) خصيصًا لأنظمة الطاقة التي تعمل بالتيار المستمر، ويُستخدم لحماية المعدات التي تعمل بالتيار المستمر، مثل أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، ومحطات شحن المركبات الكهربائية، ومحطات الاتصالات، ومراكز البيانات، من أضرار ارتفاع التيار المفاجئ. ولأن التيار المستمر لا يشهد تغيرات دورية، يجب أن يراعي تصميم الحماية من ارتفاع التيار المستمر عوامل الجهد والقطبية المستمرة.

 

2.1.2 عمل مبدأ عمل واقي التيار المستمر من زيادة التيار

 

• تصميم حساس للقطبية: قطبية جهد نظام التيار المستمر ثابتة. يجب أن يضمن جهاز الحماية من الصواعق أنه يعمل بشكل صحيح فقط عند توصيل القطبين الموجب والسالب بشكل صحيح.

• قدرة تحمل الجهد المستمر: على عكس جهاز الحماية من الصواعق للتيار المتردد، يحتاج جهاز الحماية من الصواعق للتيار المستمر إلى تحمل جهد مستقر لفترة طويلة دون حدوث أعطال.

• تقنية خاصة لإخماد القوس الكهربائي: لا يوجد في التيار الكهربائي المستمر نقطة عبور صفرية طبيعية، ويصعب إخماد القوس الكهربائي. لذلك، يحتاج جهاز الحماية من الصواعق للتيار المستمر إلى استخدام جهاز خاص لإخماد القوس الكهربائي (مثل جهاز إخماد القوس الكهربائي بالنفخ المغناطيسي).

 

2.1.3 وظيفة واقي التيار المستمر من زيادة التيار

 

- حماية الألواح الكهروضوئية الشمسية، والمحولات، وأنظمة تخزين الطاقة من الصواعق وارتفاعات التيار الكهربائي الناتجة عن عمليات التبديل.

- ضمان التشغيل المستقر لمحطات شحن المركبات الكهربائية، ومنع الصدمات الكهربائية عالية الجهد من إتلاف نظام إدارة البطارية.

- ضمان سلامة مصدر الطاقة DC لمحطات الاتصالات ومراكز البيانات، مما يقلل من خطر تعطل المعدات.

 

2.2 مكيف هواء طفرة حامية

 

2.2.1 مفهوم واقي التيار المتردد من زيادة التيار

 

يُستخدم جهاز الحماية من ارتفاع التيار المتردد (AC SPD) لحماية نظام الطاقة الكهربائية المترددة (مثل المنازل والمصانع والمباني التجارية وغيرها) من أضرار ارتفاع التيار المفاجئ. ونظرًا للتغيرات الدورية في جهد التيار المتردد، يجب أن يتكيف تصميم جهاز الحماية من ارتفاع التيار مع تغيرات التردد (50 هرتز/60 هرتز) والطور.

 

2.2.2 عمل مبدأ عمل واقي التيار المتردد من زيادة التيار

 

• التكيف الطوري: يجب أن يكون جهاز الحماية من الصواعق للتيار المتردد قادراً على تثبيت الجهد بشكل فعال في جميع الأطوار.

• استجابة سريعة: تردد التيار المتردد مرتفع، لذلك يجب أن يكون وقت استجابة جهاز الحماية من الصواعق قصيرًا للغاية (مستوى النانو ثانية).

• إعادة الضبط التلقائي: يمكن لبعض أجهزة الحماية من زيادة التيار الكهربائي أن تستعيد وضعها تلقائيًا بعد حدوث زيادة مفاجئة في التيار ولا تتطلب تدخلًا يدويًا.

 

2.3 كيفية بشكل صحيح اختر واقيًا من زيادة التيار المستمر أو التيار المتردد

 

• تحديد نوع النظام: أولاً، حدد ما إذا كان نظام تيار مستمر أو تيار متردد.

• تقييم مخاطر ارتفاع التيار الكهربائي: في المناطق التي تكثر فيها ضربات البرق، اختر مستوى حماية أعلى (مثل مزيج من النوع 1 والنوع 2).

• مطابقة متطلبات المعدات: بالنسبة للمعدات الإلكترونية الدقيقة، اختر أجهزة الحماية من التسرب ذات الاستجابة الأسرع.

• استشارة المتخصصين: بالنسبة للأنظمة المعقدة (مثل مصدر الطاقة الهجين)، يوصى بأن يقوم مهندس بتصميم خطة الحماية.

Ⅲ. خاتمة

تُعدّ أجهزة الحماية من زيادة التيار من المعدات الأساسية لضمان سلامة أنظمة الطاقة. سواءً في تطبيقات التيار المستمر أو المتردد، فإن اختيار جهاز الحماية المناسب وتركيبه بشكل صحيح يُقلّل بشكل كبير من خطر تلف المعدات. مع تطور الطاقة الجديدة، والمركبات الكهربائية، والشبكات الذكية، يتزايد الطلب على أجهزة الحماية من زيادة التيار للتيار المستمر، بينما تبقى أجهزة الحماية من زيادة التيار للتيار المتردد أساس الكهرباء الصناعية والمنزلية. من خلال الاختيار العلمي والتركيب الموحد، ستصبح أجهزة الحماية من زيادة التيار بمثابة "حراس أمان" موثوقين للأنظمة الكهربائية.