स्विचिंग विद्युत आपूर्ति के लिए सर्ज प्रोटेक्शन का सिद्धांत
सर्ज प्रोटेक्टिव डिवाइस (एसपीडी), जिसे सर्ज प्रोटेक्टर के रूप में भी जाना जाता है, एक गैर-रेखीय सुरक्षात्मक उपकरण है जिसका उपयोग क्षणिक ओवरवॉल्टेज को सीमित करने और लाइव सिस्टम में डिस्चार्ज सर्ज करंट को निर्देशित करने के लिए किया जाता है, और इसका उपयोग कम वोल्टेज स्तर या इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम वाले विद्युत उपकरणों की सुरक्षा के लिए किया जाता है। बिजली के हमलों और बिजली के विद्युत चुम्बकीय स्पंदों या ऑपरेटिंग ओवरवॉल्टेज क्षति से सुरक्षित। हाल के वर्षों में, इलेक्ट्रॉनिक सूचना प्रणालियाँ (जैसे टेलीविजन, टेलीफोन, संचार, कंप्यूटर नेटवर्क, आदि) तेजी से विकसित हुई हैं, और बड़ी संख्या में इलेक्ट्रॉनिक सूचना उपकरण उभरे हैं और लोकप्रिय हो गए हैं। ऐसी प्रणालियाँ और उपकरण अक्सर महंगे और महत्वपूर्ण होते हैं, और उनका कार्यशील वोल्टेज और झेलने वाला वोल्टेज स्तर बहुत कम होता है, इसलिए वे बिजली के विद्युत चुम्बकीय स्पंदों के प्रति बेहद संवेदनशील होते हैं। इसलिए, वोल्टेज सुरक्षा के लिए एसपीडी आवश्यक है।
विभिन्न देशों द्वारा अपनाए गए विभिन्न मानकों के कारण, उत्पाद विनिर्देश एकीकृत नहीं हैं, और पैरामीटर पहचान का भी अपना जोर है, जो अन्य विद्युत उत्पाद विनिर्देशों से कहीं कम है, जो डिजाइन और चयन में बड़ी असुविधा लाता है। इंजीनियरिंग डिजाइन में, सामान्य ब्रांडों को मूल स्थान के अनुसार घरेलू उत्पादों, यूरोपीय उत्पादों और अमेरिकी उत्पादों में विभाजित किया जा सकता है। विभिन्न विशिष्टताओं और उच्च अवशिष्ट दबाव के साथ घरेलू उत्पादों की पैरामीटर सेटिंग्स अव्यवस्थित हैं। मानकीकृत उत्पादों की कुछ मॉडल सेटिंग्स यूरोपीय उत्पादों की नकल करती हैं, और कुछ राष्ट्रीय अंशांकन मापदंडों का पालन करती हैं। अधिकांश उत्पादों पर In और Imax अंकित हैं। चूंकि घरेलू उत्पादों में अनुप्रयोग स्थलों के लिए अपेक्षाकृत कम आवश्यकताएं होती हैं, निम्न भवन ग्रेड होते हैं, और बड़े उपकरण वोल्टेज मानों का सामना करते हैं, इसलिए कुछ पैरामीटर आवश्यकताओं में उचित रूप से छूट दी जा सकती है।
यूरोपीय उत्पाद आम तौर पर अधिकतम डिस्चार्ज करंट को चिह्नित करते हैं, और उत्पाद मॉडल भी इस पैरामीटर के अनुसार सेट किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक प्रसिद्ध यूरोपीय ब्रांड के XXX65 और XXX40, मान 65 और 40 Imax हैं। हालाँकि, चीनी मानक स्पष्ट रूप से निर्धारित करता है कि नाममात्र डिस्चार्ज करंट इन का उपयोग प्रकार चयन के लिए किया जाना चाहिए, जो वर्तमान में इंजीनियरिंग डिजाइन में आने वाली एक शर्मनाक स्थिति है। उत्पाद जानकारी की जांच करने के बाद, XX65 का In मान 20kA से अधिक नहीं है, और XX40 का In मान 15kA से अधिक नहीं है। GB50343 के अनुशंसित मूल्य के अनुसार, इन दो उत्पादों का उपयोग केवल उपकरण टर्मिनल के तीसरे स्तर की सुरक्षा के लिए किया जा सकता है, लेकिन वास्तविक डिज़ाइन में, वे पहले और दूसरे स्तर पर स्थापित होते हैं, जो स्पष्ट रूप से चयन मापदंडों के साथ असंगत है राष्ट्रीय मानक के, और अवशिष्ट वोल्टेज उच्चतर, सामान्य मॉडल आम तौर पर 1200V से अधिक होते हैं, एक बार वायरिंग का वातावरण अच्छा नहीं होने पर, उपकरण के झेलने वाले वोल्टेज मान को पार करना आसान होता है। आम तौर पर, यूरोपीय उत्पादों का यूसी मूल्य छोटा होता है, और लाइन वोल्टेज अवसरवादी रूप से चिह्नित होता है, इसलिए मॉडल का चयन करते समय गुमराह होना आसान होता है।
एसपीडी कैसे काम करते हैं
सर्ज प्रोटेक्टर 220/380V लो-वोल्टेज बिजली आपूर्ति सुरक्षा के लिए उपयुक्त है। यह एक अरैखिक घटक है. आईईसी मानक के अनुसार, सर्ज प्रोटेक्टर एक उपकरण है जो मुख्य रूप से संचालित लाइन के ओवरवॉल्टेज और ओवरकरंट को दबाता है। सर्ज रक्षक एक सुरक्षात्मक भूमिका निभाता है। बुनियादी आवश्यकता यह है कि इसे उस बिजली के प्रवाह का सामना करना होगा जिसके माध्यम से गुजरने की उम्मीद है, और उछाल के अधिकतम क्लैंपिंग वोल्टेज के माध्यम से, यह बिजली के प्रवाह के गुजरने के बाद उत्पन्न बिजली-आवृत्ति निरंतर प्रवाह को प्रभावी ढंग से बुझा सकता है, और तात्कालिक को रोक सकता है बिजली लाइन और सिग्नल ट्रांसमिशन लाइन में उछाल। ओवरवॉल्टेज उस वोल्टेज सीमा के भीतर सीमित होता है जिसे उपकरण या सिस्टम झेल सकता है, या संरक्षित उपकरण या सिस्टम को प्रभाव के कारण होने वाले नुकसान से बचाने के लिए तेज बिजली का करंट जमीन पर लीक हो जाता है।
सर्ज प्रोटेक्टर्स का प्रकार और संरचना अलग-अलग उद्देश्यों के अनुसार अलग-अलग होती है, लेकिन कम से कम एक नॉनलाइनियर वोल्टेज सीमित करने वाला तत्व शामिल होता है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले सर्ज प्रोटेक्टर्स में MOV (मेटल ऑक्साइड वैरिस्टर) और गैस डिस्चार्ज ट्यूब शामिल हैं। पावर सर्ज में बहुत अधिक ऊर्जा होती है और इसे रोका नहीं जा सकता। इस कारण से, संवेदनशील विद्युत उपकरणों को विद्युत उछाल से होने वाले नुकसान से बचाने की रणनीति विद्युत उछाल को उपकरण से दूर जमीन में धकेलना है।
सर्ज रक्षक एमओवी में तीन भाग होते हैं: बीच में एक धातु ऑक्साइड सामग्री होती है, और दो अर्धचालक बिजली और जमीन से जुड़े होते हैं। जब कोई उछाल आता है, तो MOV तुरंत कार्य करता है, और प्रतिक्रिया समय 1 से 3 नैनोसेकंड होता है। MOV में "V" एक रिओस्तात है। प्रतिक्रिया के समय, MOV का प्रतिरोध अधिकतम मान से लगभग शून्य ओम तक गिर जाता है, और ओवरकरंट MOV के माध्यम से जमीन में प्रवाहित होता है। संरक्षित विद्युत उपकरण सामान्य कार्यशील वोल्टेज के तहत काम करना जारी रखता है। इसके अर्धचालक तत्वों में वोल्टेज परिवर्तन के अनुसार प्रतिरोध बदलने का गुण होता है। जब वोल्टेज एक निश्चित मान से नीचे होता है, तो अर्धचालक में इलेक्ट्रॉनों की गति एक उच्च प्रतिरोध पैदा करती है। इसके विपरीत, जब वोल्टेज उस विशिष्ट मान से अधिक हो जाता है, तो इलेक्ट्रॉनों की गति बदल जाती है और अर्धचालक का प्रतिरोध शून्य ओम के करीब कम हो जाता है। वोल्टेज सामान्य है, और सर्ज रक्षक MOV निष्क्रिय है, जो बिजली लाइन को प्रभावित नहीं करता है।
सर्ज प्रोटेक्टर एमओवी के पेशेवरों और विपक्षों के संकेतक: (1) क्लैंपिंग वोल्टेज: वोल्टेज मान को इंगित करता है जो एमओवी को जमीन से कनेक्ट करने का कारण बनेगा। क्लैम्पिंग वोल्टेज जितना कम होगा, सुरक्षा प्रदर्शन उतना ही बेहतर होगा। (2) ऊर्जा अवशोषण/अपव्यय क्षमता: यह नाममात्र मूल्य इंगित करता है कि जूल में जलने से पहले सर्ज रक्षक कितनी ऊर्जा अवशोषित कर सकता है। मूल्य जितना अधिक होगा, सुरक्षा प्रदर्शन उतना ही बेहतर होगा। (3) प्रतिक्रिया समय: सर्ज रक्षक तुरंत डिस्कनेक्ट नहीं होते हैं, उन्हें उछाल का जवाब देने में थोड़ी देरी होती है।
एक अन्य सामान्य सर्ज सुरक्षा उपकरण गैस डिस्चार्ज ट्यूब है। ये गैस डिस्चार्ज ट्यूब एमओवी के समान ही काम करते हैं, वे दो तारों के बीच एक कंडक्टर के रूप में एक अक्रिय गैस का उपयोग करके अतिरिक्त धारा को लाइव से जमीन तक ले जाते हैं। जब वोल्टेज एक निश्चित सीमा में होता है, तो गैस की संरचना यह निर्धारित करती है कि यह एक खराब कंडक्टर है। यदि वोल्टेज इस सीमा से अधिक बढ़ जाता है, तो करंट गैस को आयनित करने के लिए पर्याप्त मजबूत होगा, जिससे गैस डिस्चार्ज ट्यूब एक बहुत अच्छा कंडक्टर बन जाएगा। यह तब तक जमीन पर करंट प्रवाहित करता है जब तक कि वोल्टेज सामान्य स्तर पर वापस नहीं आ जाता है, और फिर से एक खराब कंडक्टर बन जाता है।
(1) विद्युत लाइन एसपीडी
चूँकि बिजली गिरने की ऊर्जा बहुत बड़ी होती है, इसलिए पदानुक्रमित निर्वहन की विधि के माध्यम से बिजली गिरने की ऊर्जा को चरण दर चरण जमीन पर छोड़ना आवश्यक है। प्रत्यक्ष बिजली गैर-संरक्षण क्षेत्र (एलपीजेड0ए) में या प्रत्यक्ष बिजली संरक्षण क्षेत्र (एलपीजेड0बी) और प्रथम सुरक्षा क्षेत्र (एलपीजेड1) के जंक्शन पर, एक सर्ज रक्षक स्थापित करें या एक वोल्टेज-सीमित वृद्धि रक्षक जिसने कक्षा I वर्गीकरण परीक्षण को प्रथम श्रेणी के रूप में पारित कर दिया है। सुरक्षा का पहला स्तर प्रत्यक्ष बिजली प्रवाह का निर्वहन करना है, या जब विद्युत पारेषण लाइन सीधे बिजली से टकराती है, तो यह आयोजित विशाल ऊर्जा का निर्वहन करेगी। पहले सुरक्षा क्षेत्र के बाद दूसरे, तीसरे या उच्च स्तर की सुरक्षा के रूप में प्रत्येक डिवीजन (एलपीजेड1 क्षेत्र सहित) के जंक्शन पर एक वोल्टेज-सीमित वृद्धि रक्षक स्थापित करें। दूसरे स्तर का रक्षक पिछले स्तर के रक्षक के अवशिष्ट वोल्टेज और क्षेत्र में प्रेरित बिजली की हड़ताल के लिए एक सुरक्षा उपकरण है। जब सामने के स्तर में एक बड़ी बिजली की हड़ताल ऊर्जा अवशोषण होती है, तब भी एक हिस्सा होता है जो उपकरण या तीसरे स्तर के रक्षक के लिए काफी बड़ा होता है। ऊर्जा संचारित होगी और इसे दूसरे स्तर के संरक्षक द्वारा और अधिक अवशोषित करने की आवश्यकता होगी। साथ ही, प्रथम-स्तरीय बिजली संरक्षण उपकरण से गुजरने वाली ट्रांसमिशन लाइन भी बिजली के विद्युत चुम्बकीय पल्स विकिरण को प्रेरित करेगी। जब लाइन काफी लंबी हो जाती है, तो प्रेरित बिजली की ऊर्जा काफी बड़ी हो जाती है, जिससे बिजली की ऊर्जा को और अधिक डिस्चार्ज करने के लिए दूसरे स्तर के संरक्षक की आवश्यकता होती है। तीसरे स्तर का रक्षक दूसरे स्तर के रक्षक से गुजरने वाली अवशिष्ट बिजली ऊर्जा की रक्षा करता है। संरक्षित उपकरण के झेलने वाले वोल्टेज स्तर के अनुसार, यदि दो-स्तरीय बिजली संरक्षण उपकरण के झेलने वाले वोल्टेज स्तर से कम वोल्टेज को सीमित कर सकता है, तो सुरक्षा के केवल दो स्तरों की आवश्यकता होती है; यदि उपकरण का सह वोल्टेज स्तर कम है, तो सुरक्षा के चार स्तर या उससे भी अधिक स्तर।
सिग्नल लाइन एसपीडी
सूचना प्रणालियों के व्यापक अनुप्रयोग के साथ, बड़ी संख्या में नेटवर्क लाइनों और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के कम झेलने वाले वोल्टेज स्तर के कारण, बिजली के हमले सूचना प्रणालियों के लिए अधिक से अधिक हानिकारक होते हैं। सूचना प्रणाली को बिजली का नुकसान मुख्य रूप से बिजली के विद्युत चुम्बकीय पल्स के कारण होता है, जिसमें लाइन के साथ संचालित बिजली की ओवरवॉल्टेज तरंग, जमीन के तार पर बिजली के प्रवाह से उत्पन्न उच्च क्षमता वाले पलटवार, बिजली के इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण और विद्युत चुम्बकीय प्रेरण शामिल हैं। विद्युत चुम्बकीय। विद्युत चुम्बकीय दालों के लिए सुरक्षात्मक उपायों में अवरोधन, शंटिंग, इक्विपोटेंशियल बॉन्डिंग, परिरक्षण, ग्राउंडिंग और उचित वायरिंग शामिल हैं। विद्युत चुम्बकीय तरंगों को रोकने के लिए सूचना प्रणाली के लिए सिग्नल लाइन पर एसपीडी स्थापित करना एक महत्वपूर्ण उपाय है। यह एक साथ इंटरसेप्शन, शंटिंग और इक्विपोटेंशियल बॉन्डिंग की भूमिका निभा सकता है। सिग्नल लाइन एसपीडी को संरक्षित उपकरण के सिग्नल पोर्ट से जोड़ा जाना चाहिए। इसका आउटपुट टर्मिनल संरक्षित उपकरण के पोर्ट से जुड़ा है, जिसे सीरियल कनेक्शन और समानांतर कनेक्शन में विभाजित किया जा सकता है, और आम तौर पर सिग्नल लाइन पर श्रृंखला में स्थापित किया जाता है। इसलिए, सिग्नल एसपीडी का चयन करते समय, कम प्रविष्टि हानि वाले एसपीडी का चयन किया जाना चाहिए।
