سرکوبگر اضافه ولتاژ چیست و چه کاری انجام می ‏دهد؟

در این مطلب با نحوه کار سرکوبگر اضافه ولتاژ آشنا خواهید شد.قبل از اینکه بخواهیم نحوه کار یک محافظ اضافه ولتاژ ناگهانی یا سرج را بررسی نماییم، باید مشخص شود که چه مواردی در بردهای الکترونیکی شما نیاز به محافظت در زمان افزایش ناگهانی دامنه ولتاژ دارد.

رفتار جریان الکتریسیته در سیم، مانند جریان آب در یک لوله است، آب از یک سمت با فشار بالا به سمت دیگر لوله که فشار کمتری دارد، حرکت می‏کند. الکتریسیته نیز بهمین صورت در سیم‏ها جریان پیدا می‏کند، از سمت با اختلاف پتانسیل الکتریکی بیشتر (طرف مثبت مدار) به سمت با اختلاف پتانسیل کمتر(طرف منفی مدار)، حرکت می‏کند و در واقع جریان پیدا می‏کند. در نتیجه از یک سمت به سمت دیگر مدار یا سیم، جریان الکتریکی برقرار می‏شود و الکترونها جابجا می‏شوند.

یک تعریف ولتاژ، اختلاف پتانسیل بین دو بخش مختلف است، وقتی ولتاژ از حد معمول خود در زمان 3 نانو ثانیه افزایش ناگهانی و پرش داشته باشد، در واقع اضافه ولتاژ ناگهانی اتفاق افتاده است که به آن “سرج” گفته می‏شود.

در صورتیکه ولتاژ سیم خیلی زیاد باشد، یعنی اختلاف پتانسیل بین دو سر آن از حد معمول بسیار زیاد شود، سرج اتفاق افتاده است، اینگونه مشکلات باعث گرم شدن سیم می‏شود و اگر سیم به اندازه زیادی گرم شود، ممکن است بسوزد و از بین برود.

وظیفه اصلی یک محافظ سرج یا محافظ اضافه ولتاژ گذرا، تشخیص وقوع اضافه ولتاژ و سپس انتقال آن به زمین یا از بین بردن آن است، عبارت “میراکننده” با توجه به همین خاصیت به آنها اطلاق می شود. نیاز است زمان تشخیص خطا و حفاظت به حدی باشد که احتمال ضربه به تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی و قطعات آنها را کاهش دهد. در واقع می‏توان به این نکته اشاره نمود که یکی از دلایلی که تمام محافظ های اضافه ولتاژ یک پین یا ترمینال اتصال زمین دارند، همین مساله است، چرا که عملکرد آنها بصورتی است که از زمین جهت تخلیه سرج کمک می‏گیرند.

دلایل ایجاد سرج‏

بسیاری از مردم فکر می ‏کنند که دلیل اصلی ایجاد سرج یا اضافه ولتاژ ناگهانی، صاعقه و تاثیرات آن است، در حالیکه صاعقه یکی از دلایل معمولی این خطرات محسوب می‏شود. رعد و برق قطعا یکی از دلایل است و می ‏تواند اضافه ولتاژهای بزرگی را بوجود بیاورد، ولی به اندازه سایر عوامل تاثیرگذار نیست.

یکی از دلایل اصلی ایجاد سرج، دستگاه‏هایی هستند که برای عملکرد عادی خود نیاز به انرژی الکتریکی بالایی دارند، شاید متوجه شده باشید که در برخی از مواقع در زمان روشن و خاموش شدن دستگاه‏های پرمصرف مانند کولرگاری، چراغ‏ ها چشمک می‏زنند و به سرعت روشن و خاموش می‏شوند و یا اصطلاحا سوسو می‏زنند. وقتی اینگونه دستگاه‏ها روشن باشند تقاضای آنها از شبکه برقرسانی بسیار زیاد می‏شود و فشار زیادی به شبکه برق وارد می ‏نمایند که در نهایت می‏توانند باعث سرج  و اضافه ولتاژ لحظه ای  شوند.

از دلایل دیگر بروز سرج و اضافه ولتاژ می‏توان خطا در یک سیستم الکتریکی، خطا یا انفجار تراسفورماتور تولید برق، اتصال یا قطع کابلهای برق خطوط انتقال، کلیدزنی دستگاه‏های قدرتمند در شبکه برق، اتصال سیمهای داخلی ساختمان، اتصال کوتاه فاز و نول ،اتصال برق به بدنه تجهیزات برقی اشاره نمود.

آیا به محافظ اضافه ولتاژ نیازمندیم؟

با توجه به اینکه امکان وقوع اضافه ولتاژ و سرج در هر زمان وجود دارد، بهتر است همواره از یک محافظ اضافه ولتاژ ناگهانی استفاده نماییم، خصوصا جهت سیستمهای حساس الکترونیکی و کامپیوتری و همچنین دستگاه‏های برقی که در آنها از بردهای الکترونیکی و کنترلی استفاده شده است، پس استفاده از آنها حداقل جهت دستگاه های حساس توصیه می‏شود.

چه دستگاه‏هایی به محافظ سرج نیاز دارند؟

بیشترین ضربات سرج و اضافه ولتاژ در سیستمهای حساس و الکترونیکی پیش می‏آید، مثلا چراغ‏ های خانه نیاز چندانی به محافظ اضافه ولتاژ ندارند، دستگاه هایی که در آنها از بردهای الکترونیکی و قطعات حساس الکترونیکی مانند میکروپروسسورها  و آی سی ها استفاده شده است، نیاز قطعی به محافظ‏ های اضافه ولتاژ دارند، چراکه این دستگاه ها حساس و در عین حال، گرانقیمت هستند و “ایمن تر بودن بهتر از تاسف خوردن است”.

محافظ های معمولی و ارزانقیمت توان مقابله با اضافه ولتاژهای گذرا را ندارند و خود نیز در مقابل اینگونه تنشهای الکتریکی آسیب پذیرند.

خصوصیات اصلی محافظ های اضافه ولتاژ گذرا

ولتاژ کلمپ

ولتاژ کلمپ، ولتاژی است که محافظ اضافه ولتاژ از آن ولتاژ شروع به حفاظت و جلوگیری از هدایت ولتاژ اضافه به مصرف‏کننده می‏ نماید. به بیان دیگر یک محافظ اضافه ولتاژ گذرا با ولتاژ کلمپ پایین تر، قدرت حفاظتی بهتر و سرعت عملکرد بیشتری در حفاظت ارایه می ‏دهد. محافظ‏های اضافه ولتاژی که ولتاژ کلمپ کمتر از 400V دارند جهت حفاظت از دستگاه‏های برقی و الکترونیکی مناسب هستند.

ژول

حداکثر میزان انرژی است که یک محافظ سرج یا محافظ اضافه ولتاژ گذرا می‏تواند جذب کند، اگر میزان سرج از این میزان در لحظه تجاوز نماید، محافظ سرج بی فایده خواهد بود.

هر چه درجه ژول بیشتر باشد، انرژی بیشتری می‏تواند توسط محافظ جذب شود. بنابراین میزان بالاتر جذب انرژی نشاندهنده طول عمر بیشتر محافظ اضافه ولتاژ می‏ باشد. بر اساس نوع مصرف کننده و محل استفاده، میزان ژول قابل تحمل محافظ اضافه ولتاژ مناسب را تعیین می‏نماییم. بعنوان مثال جهت سیستمهای کامپیوتری و لوازم برقی داخل شهرها، یک محافظ اضافه ولتاژ با درجه ژول 400 ژول می‏تواند مناسب می‏باشد.

زمان پاسخگویی

این گزینه بیانگر آن است که چه زمانی طول می‏ کشد تا محافظ اضافه ولتاژ، موج افزایش برق را تشخیص دهد. زمان کمتر نشاندهنده سرعت عمل بالاتر است، محافظ‏ های ولتاژ با سرعت یک نانو ثانیه یا سریعتر می‏ توانند مناسب باشند.