הגנה על ספקי כוח מפני ברק. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

הגנה על ספקי כוח מפני ברק. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / הגנה על ציוד מפני פעולת חירום של הרשת

על מנת להגן על הציוד מפני דחפים הנגרמים על ידי פריקות ברק, אספקת החשמל למכשירי טלקומוניקציה ואבטחה, כמו גם למערכות מעקב וידאו, בהן לא ניתן לכבות אותו עקב תנאי ההפעלה, מתבצעת בהתאם לדרישות וכן, ככלל, ספקי כוח אל פסק עם התקני הגנה מובנים ברשת.

אבל מה צריכים אלה שלדוגמה להשאיר ציוד מופעל בדאצ'ה שלהם ולהודיע לבעלים על כניסת אנשים לא מורשים לשטח הנשלט? על מנת להקטין את הסבירות לפגיעה בהתקן האבטחה בזמן סופת רעמים, יש להוסיף לאספקת החשמל שלו כמה אלמנטים שמחלישים בחדות את פולסי המתח הגבוה ברשת, אותם עוד נכנה הפרעות רשת.

היעילות של דיכוי הפרעה כזו על ידי אותם אלמנטים משתנה. זה מרמז על התכונה הראשונה - התקן המגן חייב להיות רב שלבי

המאפיין השני של העיצוב של התקן מגן הוא הצורך להיות מוליך עם אפס פוטנציאל, "קרקע" בו. קל לעמוד בתנאי זה בדירות מודרניות שבהן החיווט החשמלי נעשה על פי מעגל תלת-חוטי ("פאזה" (L), "אפס" (N), "אדמה מגן" (PE)). אם רשת אספקת החשמל היא ללא הארקה מגן, אז תצטרך ליצור לולאת הארקה בעצמך או להשלים עם זה. שדיכוי הפרעות לא יהיה יעיל מספיק. זה משביע רצון אם הרעש מופנה מחוט הפאזה לחוט הנייטרלי, טוב - מחוט הפאזה ובנפרד מהחוט הנייטרלי לחוט ההארקה, מצוין - מחוט הפאזה בנפרד אל הנייטרלי ואל חוט ההארקה, וכן גם מהאפס לחוט ההארקה.

כדי להחליש הפרעות עוצמתיות ארוכות טווח שנוצרות על ידי פריקות ברק, מעצרים מלאי ואקום וגז משמשים כבולמי אנרגיה פולסים. הסטטיסטיקה מראה כי חלקה של התערבות כזו הוא כ-20%. 80% הנותרים הם קצרי טווח, אשר מדוכאים למעשה על ידי קבלים מקבילים למעגל המוגן ולרכיבי מחסום סדרתיים - משנקים. נעשה שימוש גם בשיטה משולבת, כאשר הפרעות עוצמתיות מוחלשות על ידי אלמנטים סופגים המחוברים במקביל (מגבילי מתח), ובעלי הספק נמוך - בסדרה.

מאפיינים כלליים של מגבילי המתח הנפוצים ביותר המשמשים בהתקני הגנה מוצגים בטבלה:

ניתן להשתמש במעצורים מלאי גז בגרסאות שתי ושלוש אלקטרודות, בהתאם לעיצוב התקן המגן - דו-חוטי או תלת-חוטי. מבחינת אמינות תפעולית וזרם דופק מרבי, מגביל מתח זה עדיף על כל האחרים (איור 1). זהו גליל גלילי עם אלקטרודות פריקה בקצותיו, מלא בגז אינרטי. החיסרון של מרווח הניצוץ הוא מהירות הפעולה הנמוכה שלו בהשוואה לאלמנטים מגנים אחרים, הנובעת מהצורך במרווח זמן מסוים ליינון גז.

הגנת ברקים עבור ספקי כוח
איור. מספר

בואו ניקח בחשבון מרווח ניצוץ בן שלוש אלקטרודות T23-A230X בקוטר של 8 ואורך של 10 מ"מ. למרות ממדים קטנים כאלה, אלמנט מגן זה מאפשר זרם פריקה שיא במספר פולסים בודדים של 8/20 מיקרון (קצה/נפילה) עד 20 kA או עומד בזרם פריקה לסירוגין של 1, ותדר של 10 הרץ למשך 50 שניות. יעילות הגנה זו מובטחת על ידי העיצוב המיוחד של המעצר, המודגם באיור 1. במצב ההתחלתי, ההתנגדות שלו עולה על 10 אוהם.

כאשר המתח במרווח הפריקה יוצר חוזק שדה חשמלי המסוגל לגרום ליינון של הגז, מתרחשת פריקה חשמלית שבעקבותיה ההתנגדות של מרווח הניצוץ יורדת בחדות. בסוף הדופק, הגז האינרטי מחזיר את תכונות הבידוד שלו. מתח השבר של פער הפריקה נקבע הן על ידי גודל ועיצוב האלקטרודות, והן על ידי תכונות גז המילוי - הרכב ולחץ. ציפוי מורכב מיוחד של האלקטרודות והמבודד הקרמי ביניהן מפעיל את הפליטה שלהן. צורת הטבעת של האלקטרודה המרכזית מאפשרת שימוש מרבי במשטח של אלקטרודות הקצה 1 ו-2, מתן זרם פריקה גדול ללא שחיקה של משטחים נושאי זרם.

כדי לפצות על העיכוב בתגובה מהפרעה לחזית תלולה (1 קילו וולט/µs או יותר), מעצרים בהתקני הגנה רב-שלביים מתווספים בדרך כלל עם וריסטורים ודיודות הגנה, אשר סופגים חלק מהאנרגיה של ההפרעה הפועמת ב- הרגע הראשוני של הופעתו ברשת החשמל.

וריסטור תחמוצת מתכת דומה לדיודת זנר סימטרית - כאשר חריגה מערך סף מסוים של המתח המופעל, ההתנגדות של האלמנט יורדת בחדות. מתח הסיווג של הווריסטור חייב לעלות על המשרעת המקסימלית של מתח הרשת ב-5% לפחות. לדוגמה, העלייה המקסימלית המותרת במתח הרשת של 220 וולט ב-20% (264 וולט) תואמת לאמפליטודה של 374 וולט. לכן, מתח הסיווג של הווריסטור חייב להיות לפחות 393 וולט. אם אתה משתמש בווריסטור, כמו בהתקני מיגון רבים המיוצרים בתעשייה, עם מתח סיווג סטנדרטי של 390 B, בשל השגיאה הטכנולוגית המותרת של פרמטר זה, קיים סיכון לנזק בו. לכן, עדיף להשתמש בו עם מתח סיווג מעט גבוה יותר.הווריסטור מאופיין גם באנרגיית פולס מירבית מסוימת שהוא יכול לספוג ללא הרס.

למאפיין זה יש תכונה של צבירה. המשמעות היא שהמכשיר, ללא הידרדרות פרמטרים, מסוגל לספוג פולס בודד באנרגיה מרבית מותרת מסוימת או מספר מסוים של פולסים באנרגיה נמוכה יותר. לדוגמה, וריסטור תחמוצת מתכת בקוטר 20 מ"מ סופג פולס באנרגיה מרבית מותרת של 410 J או 10 פולסים באנרגיה של 40 J. לאחר שהווריסטור מיצה את המשאב המיועד לו, מתח הסיווג שלו יעלה מעט, ואז עם כל דופק עוקב זה יתחיל לרדת בחדות, כתוצאה מכך הווריסטור "ישרף" . לכן, יש להחליפו בכל ביטוי חיצוני הקטן ביותר של השפלה (הכהה של הצבע). הצורך לנטר את המצב הטכני של הווריאטור הממוקם בתוך מגן מתח סגור הוא החיסרון שלו

דיודות מדכאי מתח חולף, כמו דיודות זנר, הופכות למוליכות במהירות רבה כאשר המתח המופעל עולה מעל למתח ההפעלה-כיבוי. זמן התגובה של מכשיר כזה, במיוחד ללא עופרת, הוא רק כמה פיקושניות. כמובן, השראות של הלידים וחוטי ההובלה מפחיתה את ביצועי הדיודה, אך עם זאת היא נשארת הגבוהה ביותר מבין מגבילי המתח המשמשים. ישנן גם דיודות הגנה חד-קוטביות וגם כאלו בעלות מאפיין זרם-מתח סימטרי, המאפשר שימוש בהן ללא דיודות מיישר נוספות במעגלי זרם חילופין. בזרמים גבוהים מאוד, בניגוד למעצר מלא בגז, ההתמוטטות החשמלית המתרחשת בדיודה המגינה הופכת לבלתי הפיכה. יש להחליף אלמנט זה. מכשירים המיוצרים בתעשייה להגנה מפני פולסים במתח גבוה ברשת החשמל, הן בארצנו והן בחו"ל, חייבים לעמוד בדרישות התקנים הבינלאומיים המאושרים. הנציבות האלקטרוטכנית הבינלאומית (IEC), ולפי המינוח המקובל, מחולקות לדרגות הגנה I, II ו-III.

מכשירי Class I מיועדים להגן על רשת החשמל בכניסה לבניין מול מד האנרגיה החשמלית. המרכיבים העיקריים של מכשירים כאלה הם מעצרים מלאי ואקום וגז המסוגלים לנטרל פריקות ברק עוצמתיות של עד 150 kA לפולס, התואם למכת ברק ישירה, תוך התחשבות בהתפשטות הזרם על פני השטח הנתון להתחשמלות.

התקני Class II מפחיתים רעש דחף בלוחות חלוקה לרצפה ובסדנאות. אלמנט המגן הנפוץ ביותר במכשירים כאלה הוא וריסטור.

התקני Class III נועדו להגן על מכשירים בודדים עם צריכת זרם של לא יותר מ 16 A. הם עשויים בדרך כלל עם דיודות הגנה.

כמובן, להפעלה בטוחה של ציוד רדיו, המשתמש יכול לצייד את רשת החלוקה החשמלית בדאצ'ה או בדירה עם מכשירים תעשייתיים כאלה, אך יישום פתרון כזה עשוי להיות קשה מבחינה כלכלית. זה יהיה הרבה יותר זול לייצר התקני הגנה לרשת בעצמך.

בהתבסס על ניתוח של רעיונות מודרניים לגבי הדרישות להתקני הגנה מפני ברקים ושיטות ליישומם המעשי, המחבר פיתח התקן מגן רב-שלבי, שהתרשים שלו מוצג באיור. 2.

הגנת ברקים עבור ספקי כוח
איור. מספר

המכשיר מחובר לרשת באמצעות תקע חשמלי. XP1 עם מגע הארקה. קישורי נתיך FU1, FU2 מיועדים לעומס של עד 1 קילוואט, מחוברים לשקע XS1; נוכחותם מגדילה משמעותית את האמינות של התקן המגן ומאריכה את חיי האלמנטים האחרים המשמשים בו. הפרעות לטווח קצר, שאינן מסוגלות להפעיל את המעצר F1, תוחלש על ידי משנקים L2-L4 ותיספג על ידי דיודת המגן VD1. גליל פריט המונח על כבל הרשת תורם גם הוא תרומה משמעותית להנחתה של הפרעות כאלה, וכתוצאה מכך היווצרות משנק L1. לבסוף, הפרעות רשת סימטריות לטווח קצר מדוכאות על ידי קבל C1, אסימטרית על ידי C2 ו-C3.

החלק הקדמי של הפרעות רשת מתמשכות הנוצרות על ידי פריקות ברק מדוכא בעיקר על ידי דיודה מגן VD1 והווריסטורים RU1-RU3. לאחר 250 ns, מרווח הניצוץ המופעל F1 מסיט את ההפרעות אל עצמו, וחיבורי הנתיכים שהופעלו FU1, FU2 מנתקים את אספקת החשמל של הציוד מהרשת עד להשלכות קריטיות.

אנרגיית רעשי הדחף המופצת על ידי האלמנטים המגנים במסנן הרשת משתחררת בצורה של חום, והטמפרטורה של האלמנטים יכולה להגיע ל-200 מעלות צלזיוס או יותר. לכן, מטעמי בטיחות אש, גוף המכשיר חייב להיות עשוי מתכת בלבד. חיבור הדיור לחוט ממגע ההארקה של התקע. XP1 מבוצע בסביבה הקרובה של כניסת כבל הרשת לתוך בית המסנן. שקע XS1 מחובר עם חוטים קצרים לרפידות המגע המתאימות המצוינות בציור המעגל המודפס של המכשיר (איור 3).

הגנת ברקים עבור ספקי כוח
איור. מספר

תצלום של הלוח מוצג באיור. 4.

הגנת ברקים עבור ספקי כוח
איור. מספר

המעגל המודפס עשוי מרבד מצופה פיברגלס חד צדדי בעובי 1,5 מ"מ. המוליך המודפס שמארק את רכיבי ההגנה על הלוח מקולף בהלחמה כדי להגדיל את שטח החתך, יוצר חרוז בגובה 1...1,5 מ"מ. כבל הרשת משמש עם חוטים עם חתך רוחב של לפחות 1 מ"מ. מניחים עליו גליל פריט. K2*18x9 מ"מ (מוצג משמאל באיור 30). יצרנים זרים מתקינים צילינדרים כאלה על כבלים כדי לחבר מכשירים שונים למחשב.

משנקים L2 ו-L3 מלופפים עם חוט PEV-2, כל אחד בקוטר 1 מ"מ, על שתי ליבות מגנטיות טבעת מקופלות יחד. KP27>15-6 מ"מ מ-permalloy MP 140. סלילה מתבצעת בשתי שכבות מלאות ללא בידוד בין-שכבתי; המחבר השתמש במשנקים מוכנים מצופים באמייל להגנה על לחות. אתה יכול גם להשתמש במעגל מגנטי. K28>14-12 מ"מ מהמשרן הרב-מתפתל באספקת הכוח של מיתוג AT של המחשב.

המשנק L4 עשוי על טבעת K28-15-10 מ"מ העשויה מפריט M2000NM. הקצוות החדים של המעגל המגנטי מעוגלים עם קובץ ואז מבודדים עם בד לכה או סרט פלואורפלסטי. כל פיתול מכיל 15 סיבובים של חוט. PEV-2 בקוטר 1 מ"מ, מטעמי תכנון, לנוחות חיבור הלידים ללוח המעגלים המודפס, אחד הפיתולים מתפתל בכיוון ההפוך לזה המשמש לפיתול השני. במקרה זה, השדות שנוצרו על ידי הזרמים הנכנסים והיוצאים במעגל המגנטי יפוצו הדדי ובכך לא ייכלל הרוויה המגנטית. ניתן לבדוק את התכנון הנכון של המשרן על ידי מדידת השראות שלו. בתכנון זה, השראות של כל פיתול היא 270 μH. אם תחבר את קצוות המוצא של הפיתולים ותמדוד את השראות הכניסה, היא לא תעלה על 10 μH.

ויסטורים RU1-RU3 - SIOV S20K420. ניתן להחליף אותם בתחמוצת מתכת אחרות בקוטר של 20 מ"מ ומתח סיווג של 420 וולט. כמוצא אחרון, אתה יכול להשתמש בתחמוצת אבץ באותו קוטר עם מתח סיווג של 430 וולט, המסומן, למשל, על ידי אחד היצרנים בתור MYG20K431. קבלים במתח גבוה C1 - C3 - מסדרת K78-2.

ניתן להחליף את דיודת המגן הסימטרית 1,5KE440CA בשניים מאותם חד-קוטביים (ללא אינדקס CA) או באנלוגים שלהם. במקרה זה, רצוי להשלים את התקן המגן עם מחוון של מתח החשמל ויכולת השירות של דיודות המגן.

במהלך פעולת המכשיר, יש צורך לעקוב מעת לעת, במיוחד לאחר ימי סופת רעמים, לעקוב אחר מצבו הטכני של המכשיר ולהחליף מיידית אלמנטים שמיצו את חיי השירות שלהם.

מחבר: קוסנקו ס.

ראה מאמרים אחרים סעיף הגנה על ציוד מפני פעולת חירום של הרשת.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

שבבי זיכרון RRAM 200 מ"מ 2 TB 10.08.2013

Crossbar הודיעה כי בנתה מערך זיכרון התנגדות (RRAM) עובד במפעל מסחרי טיפוסי. זו אינדיקציה שייצור המוני (בתיאוריה) לא רחוק. בהתחשב בכך שהדגימות הראשונות של זיכרון כזה הושגו עוד בשנת 2006, ועד שנת 2010 באותה תקופה תוכנן להשיג דגימות מסחריות, ההישג הנוכחי של Crossbar הוא די משמעותי.

נזכיר כי זיכרון התנגדות מאופיין במהירות גבוהה וצריכת חשמל נמוכה. בנוסף, עקב פחות בעיות במעבר לתהליכים טכניים דקים יותר (בהשוואה לזיכרון NAND), RRAM צפוי כתחליף לזיכרון פלאש מודרני.

כשחוזרים ל-Crossbar, החברה טוענת שהפיתוח שלה יאפשר לכם ליצור זיכרון בקיבולת של 1 TB עם שטח שבב של 200 מ"מ. בנוסף, הודות לאפשרות של ארכיטקטורה "תלת מימדית", ניתן ליצור שבבים בנפח של מספר TB. המפתח טוען שהזיכרון שלו מתעלה על מיטב תמונות ה-NAND המודרניות במונחים של מהירות כתיבה פי 2, במונחים של צריכת חשמל פי 20 ויש לו חיי שירות ארוכים יותר בסדר גודל.

עוד חדשות מעניינות:

▪ מה חסרים גנים אנושיים?

▪ חיישן פוטו-אלקטרי Omron E3FZ

▪ טכנולוגיית טרנזיסטור אופטי מפתח

▪ ננו-חלקיקים וקרח הופכים תאית למוליך

▪ סמסונג הולכת לשחרר טלפון נייד עם טלוויזיה בלוויין מובנית

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר תקשורת רדיו אזרחית. בחירת מאמרים

▪ מאמר הטיעון האחרון של מלכים. ביטוי עממי

▪ מאמר כיצד אנו מודדים את עוצמתן של רעידות אדמה? תשובה מפורטת

▪ מאמר Kishnets. אגדות, טיפוח, שיטות יישום

▪ כתבה מקלט רדיו המופעל על ידי... מולטימטר. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר כד מוזר. פוקוס סוד

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר