Yadda Na'urar Kare Kariya (SPD) ke aiki
Ikon SPD don iyakance wuce gona da iri a kan hanyar rarraba wutar lantarki ta hanyar karkatar da raƙuman ruwa aiki ne na abubuwan da ke kare kariya, tsarin injin na SPD, da haɗi zuwa cibiyar rarraba wutar lantarki. An yi nufin SPD don iyakance wuce haddi na wucewa da karkatar da halin yanzu, ko duka biyun. Ya ƙunshi aƙalla sashi ɗaya na layi. A cikin mafi sauƙi sharuddan, SPDs an yi niyya don iyakance wuce gona da iri tare da manufar hana lalacewar kayan aiki da jinkiri saboda hauhawar ƙarfin wutar lantarki da ke kaiwa ga na'urorin da suke karewa.
Misali, yi la’akari da injin injin ruwa mai kariya ta bawul na matsin lamba. Bawul ɗin saukar da matsin lamba ba ya yin komai har sai bugun-matsin lamba ya auku a cikin ruwan. Lokacin da hakan ta faru, bawul ɗin yana buɗewa kuma yana nisantar ƙarin matsin lamba a gefe, don kada ya kai ga keken ruwa.
Idan bawul ɗin agaji bai kasance ba, matsanancin matsin lamba na iya lalata ƙafafun ruwa, ko wataƙila haɗin gwiwa don sawun. Kodayake bawul ɗin agaji yana aiki kuma yana aiki yadda yakamata, wasu ragowar bugun matsin lamba har yanzu zasu isa ga motar. Amma da an rage matsin lamba sosai don kar a lalata keken ruwa ko kuma a fasa aikin sa. Wannan yana bayyana aikin SPDs. Suna rage jinkirin zuwa matakan da ba za su lalata ko rushe aikin na'urorin lantarki masu mahimmanci ba.
Amfani da Fasaha
Waɗanne fasaha ake amfani da su a cikin SPDs?
Daga IEEE Std. C62.72: Ƙananan abubuwan kariya-kariya na gama gari da aka yi amfani da su a masana'antun SPDs sune varistors oxide na ƙarfe (MOVs), diodes rushewar dusar ƙanƙara (ABDs-wanda aka fi sani da silicon avalanche diodes ko SADs), da bututun fitar da gas (GDTs). MOVs ita ce fasahar da aka fi amfani da ita don kare hanyoyin wutar AC. Ƙimar halin yanzu na MOV yana da alaƙa da yankin giciye da abin da ya ƙunsa. Gabaɗaya, mafi girman yanki mai ƙetare, mafi girman ƙimar na'urar a halin yanzu. MOVs gabaɗaya zagaye ne ko geometry mai zagaye amma suna zuwa cikin ɗimbin ma'auni masu kama daga 7 mm (0.28 inch) zuwa 80 mm (3.15 inch). Ƙididdiga na halin yanzu na waɗannan abubuwan kariya masu ƙarfi sun bambanta sosai kuma sun dogara da masana'anta. Kamar yadda aka tattauna a baya a cikin wannan jumlar, ta hanyar haɗa MOVs a cikin tsararraki ɗaya, ana iya ƙididdige ƙimar halin yanzu ta hanyar ƙara ƙimar halin yanzu na kowane MOVs tare don samun ƙimar halin yanzu na tsararru. A yin haka, ya kamata a ba da kulawa ga daidaiton halayen aiki na MOVs da aka zaɓa.
Akwai hasashe da yawa kan abin da ya ƙunshi, menene topology, da tura takamaiman fasaha ke samar da mafi kyawun SPD don karkatar da halin yanzu. Maimakon gabatar da duk zaɓuɓɓuka, yana da kyau cewa tattaunawa game da ƙimar halin yanzu, Ƙididdigar Ciki na Ƙarshe, ko ƙarfin haɓaka na yanzu ya ta'allaka ne da bayanan gwajin aikin. Ko da kuwa abubuwan da aka yi amfani da su a cikin ƙira, ko takamaiman tsarin injin da aka tura, abin da ke da mahimmanci shi ne SPD tana da ƙima na halin yanzu ko ƙima mai ƙima na yanzu wanda ya dace da aikace -aikacen.
Ƙarin bayanin waɗannan abubuwan ya biyo baya. Abubuwan da aka yi amfani da su a cikin SPDs sun bambanta sosai. Ga samfurin waɗannan abubuwan:
Metal oxide varistor (MOV)
Yawanci, MOVs sun ƙunshi jiki mai zagaye ko murabba'i na sinadarin zinc oxide tare da ƙari masu dacewa. Sauran nau'ikan da ake amfani da su sun haɗa da sifofin tubular da sifofi masu yawa. Varistors suna da wayoyin ƙarfe na ƙarfe wanda ya ƙunshi gami na azurfa ko wasu ƙarfe. Wataƙila an yi amfani da wayoyin lantarki a jiki ta hanyar dubawa da nutsewa ko ta wasu hanyoyin da suka danganci ƙarfe da aka yi amfani da shi. Varistors galibi suna da waya ko jagorar tab ko wasu nau'in ƙarewa waɗanda wataƙila an sayar da su zuwa lantarki.
Babban hanyar sarrafawa na MOVs yana fitowa daga mahaɗan semiconductor a kan iyakar sinadarin oxide oxide da aka ƙera yayin aiwatar da ɓarna. Ana iya ɗaukar varistor a matsayin na'ura mai haɗa abubuwa da yawa tare da hatsi da yawa waɗanda ke aiki a cikin jerin-daidaitaccen haɗin gwiwa tsakanin tashoshi. An nuna ra'ayi na giciye-juzu'i na ɗabi'ar varistor na al'ada a cikin Hoto 1.
Varistors suna da dukiya na riƙe da ƙaramin canjin wutar lantarki a cikin tashoshin su yayin da hauhawar hauhawar da ke gudana a cikin su ya bambanta tsawon shekaru da yawa na girma. Wannan aikin da ba na layi ba yana ba su damar karkatar da halin da ake ciki lokacin da aka haɗa su a cikin shunt a cikin layin kuma iyakance ƙarfin lantarki a cikin layin zuwa ƙimar da ke kare kayan aikin da aka haɗa da wannan layin.
Diode Breakdown Diode (ADB)
Waɗannan na'urori kuma ana kiransu silicon avalanche diode (SAD) ko mai hana wutar lantarki mai wucewa (TVS). Diode dissection na PN, a cikin asalin sa, shine haɗin PN guda ɗaya wanda ya ƙunshi anode (P) da cathode (N). Duba Hoto 2a. A cikin aikace -aikacen da'irar DC, mai tsaron baya yana nuna son kai don haka ana amfani da ingantaccen tabbaci a gefen cathode (N) na na'urar. Duba Hoto 2b.
Diode mai girma yana da yankuna guda uku masu aiki, 1) son zuciya gaba (ƙarancin ƙarancin ƙarfi), 2) kashe jihar (babban rashin ƙarfi), da 3) rushewar son zuciya (ƙarancin ƙarancin ƙarfi). Ana iya ganin waɗannan yankuna a cikin Hoto na 3. A cikin yanayin son zuciya na gaba tare da ingantaccen ƙarfin lantarki akan yankin P, diode yana da ƙarancin ƙarancin ƙarfi da zarar ƙarfin lantarki ya wuce ƙarfin bias diode na gaba, VFS. VFS yawanci ƙasa da 1 V kuma an bayyana shi a ƙasa. Jihar kashewa tana ƙaruwa daga 0 V zuwa ƙasa da VBR mai kyau akan yankin N. A cikin wannan yankin, kawai igiyoyin da ke kwarara sune raƙuman ruwa mai dogaro da zafin ruwa da raƙuman rami na Zener don ƙarancin diodes. Yankin rushewar son zuciya yana farawa tare da ingantaccen VBR akan yankin N. A VBR electrons masu tsallaka mahaɗin ana haɓaka su sosai ta babban filin da ke yankin haɗin gwiwa wanda haɗarin electron ke haifar da rudani, ko ɓarna, na electrons da ramukan da ake ƙirƙira. Sakamakon shine raguwar kaifi a cikin juriya na diode. Za'a iya amfani da duka biyun gaba da yankuna masu rarrabuwar kawuna don kariya.
Halayen lantarki na diode mai girma yana da asymmetric. Hakanan ana kera samfuran kariyar dindindin na Symmetric avalanche diode wanda ya ƙunshi mahaɗa na baya da baya.
Tashar fitar da iskar gas (GDT)
Hanyoyin fitar da iskar gas sun ƙunshi wayoyin ƙarfe biyu ko fiye da keɓaɓɓun rata kuma ana sarrafa su da yumbu ko silinda gilashi. Silinda yana cike da cakuda iskar gas mai daraja, wanda ke haskakawa zuwa cikin fitowar haske da ƙarshe yanayin yanayin arc lokacin da ake amfani da isasshen ƙarfin lantarki akan wayoyin.
Lokacin da wutar lantarki mai sannu a hankali ta ratsa rata ta kai ƙimar da aka ƙaddara ta farko ta hanyar rabe-raben lantarki, matsin gas da cakuda gas, tsarin juyawa yana farawa a wutar lantarki. Da zarar walƙiya ta auku, jihohi masu aiki daban-daban na iya yiwuwa, gwargwadon kewayar waje. An nuna waɗannan jihohin a cikin Hoto na 4. A cikin raƙuman ruwa ƙasa da yanayin sauyin haske zuwa arc, akwai yankin haske. A cikin ƙananan raƙuman ruwa a cikin yankin haske, ƙarfin lantarki kusan kusan yake; a cikin tsananin haske, wasu nau'ikan bututu na iskar gas na iya shiga yankin haske mara kyau inda ƙarfin lantarki ke ƙaruwa. Bayan wannan yanki mai haske mara kyau isasshen bututun iskar gas yana raguwa a cikin yankin canzawa zuwa yanayin arc low-voltage. Tsarin canjin arc-to-glow na iya zama ƙasa da sauyin haske zuwa arc. Halayen wutar lantarki na GDT, tare da kewaya waje, yana ƙaddara ikon GDT na kashewa bayan wucewar tiyata, haka kuma yana ƙaddara kuzarin da ya ɓace a cikin mai kamawa yayin tiyata.
Idan ƙarfin lantarki da aka yi amfani da shi (misali mai wucewa) yana tashi cikin sauri, lokacin da aka ɗauka don tsarin ƙirƙirar ionization/arc na iya ba da damar ƙarfin wutar lantarki ya wuce ƙimar da ake buƙata don rushewa a sakin layi na baya. An bayyana wannan ƙarfin lantarki a matsayin ƙarfin wutan lantarki mai rushewa kuma gabaɗaya aiki ne mai kyau na ƙimar hauhawar ƙarfin lantarki (mai wucewa).
Chamberaki ɗaya GDT mai lantarki uku yana da ramuka biyu da wutar lantarki ta zobe ta tsakiya. Ramin da ke cikin wutar lantarki na tsakiya yana ba da damar iskar gas daga ramin da ke gudana don fara gudanar da aiki a cikin sauran ramin, ko da yake sauran ƙarfin ramin na iya kasancewa ƙarƙashin ƙarfin lantarki.
Saboda aikinsu na sauyawa da gina rugujewar gini, GDTs na iya ƙetare sauran abubuwan SPD a cikin ƙarfin ɗaukar kaya na yanzu. Yawancin GDT na sadarwa suna iya ɗaukar raƙuman ruwa masu ƙarfi har zuwa 10 kA (8/20 µs waveform). Bugu da ari, dangane da ƙira da girman GDT, ana iya samun raƙuman ruwa na> 100 kA.
Gina bututu masu fitar da iskar gas yana da ƙima sosai - galibi ƙasa da 2 pF. Wannan yana ba da damar amfani da su a cikin aikace-aikacen kewaye mai yawa.
Lokacin da GDTs ke aiki, suna iya samar da mitar rediyo mai yawa, wanda zai iya yin tasiri ga na'urorin lantarki masu mahimmanci. Don haka yana da hikima a sanya da'irar GDT a wani tazara daga na'urar lantarki. Nisan ya dogara ne da karfin kayan lantarki da yadda ake kare garkuwar lantarki. Wata hanyar don gujewa tasirin ita ce sanya GDT a cikin shinge mai kariya.
Ma'anar GDT
Tazara, ko gibi da yawa tare da wayoyin ƙarfe biyu ko uku waɗanda aka hatimce ta yadda gas ɗin gas da matsin lamba ke ƙarƙashin iko, an tsara su don kare kayan aiki ko ma'aikata, ko duka biyun, daga matsanancin ƙarfin lantarki.
Or
Tazara ko gibin da ke cikin matsakaicin fitarwa, ban da iska a matsin yanayi, wanda aka ƙera don kare kayan aiki ko ma'aikata, ko duka biyun, daga matsanancin ƙarfin lantarki.
- Abubuwan tace LCR
Waɗannan abubuwan sun bambanta a cikin su:
- karfin kuzari
- samuwa
- Aminci
- kudin
- tasiri
Daga IEEE Std C62.72: Ikon SPD don iyakance wuce haddi a kan hanyar rarraba wutar lantarki ta hanyar karkatar da igiyar ruwa aiki ne na abubuwan kariya masu ƙarfi, tsarin injin na SPD, da haɗi zuwa cibiyar rarraba wutar lantarki. Wasu abubuwan kariya masu kariya na gama gari da aka yi amfani da su wajen kera SPDs sune MOVs, SASDs, da bututun fitar da gas, tare da MOVs da ke da mafi yawan amfani. Ƙimar halin yanzu na MOV yana da alaƙa da yankin giciye da abin da ya ƙunsa. Gabaɗaya, mafi girman yanki mai giciye shine, mafi girman ƙimar na'urar a halin yanzu. MOVs gabaɗaya zagaye ne ko geometry mai zagaye amma suna zuwa cikin ɗimbin daidaitattun ma'auni daga 7 mm (0.28 a) zuwa 80 mm (3.15 a). Ƙididdiga na halin yanzu na waɗannan abubuwan kariya masu ƙarfi sun bambanta sosai kuma sun dogara da masana'anta. Ta hanyar haɗa MOVs a cikin tsararraki ɗaya, za a iya ƙidaya ƙimar ka'idar ta yanzu ta hanyar ƙara ƙimantawa na yanzu na kowane MOVs tare don samun ƙimar halin yanzu na tsararren.
Akwai hasashe da yawa kan abin da ya ƙunshi, menene topology, da tura takamaiman fasaha ke samar da mafi kyawun SPD don karkatar da halin yanzu. Maimakon gabatar da duk waɗannan muhawara da barin mai karatu ya rarrabu da waɗannan batutuwan, yana da kyau cewa tattaunawar ƙimar halin yanzu, Ƙimar Nominal Rating na Yanzu, ko haɓaka ƙarfin halin yanzu ya ta'allaka ne da bayanan gwajin aikin. Ko da kuwa abubuwan da aka yi amfani da su a cikin ƙira, ko takamaiman tsarin injin da aka tura, abin da ke da mahimmanci shi ne SPD tana da ƙima na halin yanzu ko Ƙimar Fitar da Ciki wanda ya dace da aikace -aikacen kuma, mai yiwuwa mafi mahimmanci, cewa SPD tana iyakance mai wucewa. overvoltages zuwa matakan da ke hana lalacewar kayan aikin da ake karewa saboda yanayin tashin hankali da ake tsammanin.
Yanayin Aiki na asali
Yawancin SPDs suna da hanyoyin aiki guda uku:
- Jira
- Canzawa
A kowane yanayi, halin yanzu yana gudana ta cikin SPD. Abin da ba za a iya fahimta ba, duk da haka, shine cewa wani nau'in daban na yanzu yana iya wanzu a kowane yanayin.
Yanayin Jiran
A karkashin yanayin wutar lantarki na al'ada lokacin da ake ba da “iko mai tsabta” a cikin tsarin rarraba wutar lantarki, SPD tana yin ƙaramin aiki. A cikin yanayin jira, SPD tana jiran wuce gona da iri don faruwa kuma tana cinye kadan ko babu ikon ac; da farko waɗanda ake amfani da su ta hanyoyin saka idanu.
Yanayin Karkatarwa
Bayan jin abin da ke faruwa na wuce gona da iri, SPD ta canza zuwa Yanayin Karkatawa. Manufar SPD ita ce ta karkatar da ɓarna mai ɓarna na yanzu daga mahimman abubuwa, yayin da a lokaci guda rage girman ƙarfin ƙarfin wutar lantarki zuwa ƙaramin matakin mara illa.
Kamar yadda ANSI/IEEE C62.41.1-2002 ya bayyana, mai saurin wucewa na yanzu yana ɗaukar ɗan juzu'i na juzu'i (microseconds), guntun lokaci idan aka kwatanta da ci gaba da gudana na 60Hz, siginar sinusoidal.
Girman girman hawan yana dogara ne akan tushen sa. Walƙiya tana bugawa, alal misali, wanda ke iya faruwa a cikin abubuwan da ba a saba gani ba yana ɗauke da girma na yanzu fiye da amps dubu ɗari. A cikin kayan aiki, kodayake, abubuwan da ke faruwa na cikin gida waɗanda ke haifar da ƙananan abubuwa za su haifar da ƙarancin girma na yanzu (ƙasa da 'yan dubban ko ɗari amps).
Tunda yawancin SPDs an ƙera su don sarrafa manyan raƙuman ruwa, ma'aunin aikin ɗaya shine samfurin da aka gwada Nominal Discharge Current Rating (In). Sau da yawa rikicewa tare da halin yanzu, amma ba shi da alaƙa, wannan babban girman na yanzu alama ce ta gwajin samfur da aka yi ta maimaitawa.
Daga IEEE Std. C. Gwajin Ciki na Ƙarshe Gwajin yanzu ya haɗa da duka SPD gami da duk abubuwan kariya masu haɓakawa da masu haɗin SPD na ciki ko na waje. Yayin gwajin, babu wani sashi ko mai cire haɗin da aka yarda ya kasa, buɗe da'irar, lalacewa ko ƙasƙantar da kai. Domin cimma ƙima ta musamman, dole ne a kiyaye ƙimar aikin ƙarfin wutar lantarki na SPD tsakanin gwajin kafin da kwatankwacin gwajin. Manufar waɗannan gwaje -gwajen shine don nuna iyawa da aikin SPD don mayar da martani ga hauhawar da a wasu lokuta masu tsanani ne amma ana iya tsammanin su a kayan aikin, a cikin kayan aiki ko a wurin shigarwa.
Misali, SPD tare da ƙimar fitarwa na yanzu na 10,000 ko 20,000 amps a kowane yanayin yana nufin samfur ɗin yakamata ya iya jurewa amintaccen ƙarfin yanzu na 10,000 ko amps aƙalla sau 20,000, a kowane ɗayan hanyoyin kariya.
Yanayin Ƙarshen Rayuwa
Daga IEEE Std C62.72: Babbar barazana ga dogaro na dogon lokaci na SPDs na iya zama ba ƙari ba, amma maimaita maimaitawa na ɗan lokaci ko na wucin gadi (TOVs ko “kumbura”) wanda zai iya faruwa akan PDS. SPDs tare da MCOV-waɗanda ke kusa da ƙarancin wutar lantarki tsarin sun fi saukin kamuwa da irin wannan wuce gona da iri wanda zai iya haifar da tsufa na SPD ko ƙarshen rayuwa. Dokar babban yatsa wanda galibi ana amfani da ita shine don tantance idan MCOV na SPD ya kasance aƙalla 115% na ƙarfin wutar lantarki don kowane takamaiman yanayin kariya. Wannan zai ba da damar SPD ta sha bamban da bambancin wutar lantarki na PDS.
Koyaya, ban da abubuwan da ke faruwa na ɗimbin yawa, SPDs na iya tsufa, ko ƙasƙantar da su, ko isa yanayin ƙarshen aikin su akan lokaci saboda hauhawar da ta wuce ƙimar SPDs don hauhawar halin yanzu, ƙimar abin da ya faru na tashin hankali, tsawon lokacin tiyata ,, ko haɗuwar waɗannan abubuwan. Maimaita abubuwan tashin hankali na mahimmancin girma na tsawon lokaci na iya yin zafi fiye da abubuwan da ke cikin SPD kuma yana haifar da matakan kariya na tsufa. Bugu da ƙari, yawan maimaitawa na iya haifar da masu cire haɗin SPD waɗanda aka kunna su da zafin wuta don yin aiki da wuri saboda dumama abubuwan kariya. Halayen SPD na iya canzawa yayin da ya kai ƙarshen yanayin sabis-alal misali, ƙimar iyakance iyakance na iya ƙaruwa ko raguwa.
A ƙoƙarin guje wa ƙasƙanci saboda hauhawar ruwa, yawancin masana'antun SPD suna ƙera SPDs tare da babban ƙarfin halin yanzu ko dai ta amfani da manyan abubuwan da ke cikin jiki ko ta haɗa abubuwa da yawa a layi ɗaya. Ana yin hakan ne don gujewa yuwuwar ƙimar ƙimar SPD a matsayin babban taro sai dai a lokuta da ba a saba gani ba. Ana samun nasarar wannan hanyar ta tsawon rayuwar sabis da tarihin sabbin SPDs da aka sanya waɗanda aka ƙera su ta wannan hanyar.
Dangane da daidaituwa na SPD kuma, kamar yadda aka faɗa dangane da ƙimantawar da ake yi a halin yanzu, yana da ma'ana a sami SPD tare da ƙima mai ƙima a halin yanzu wanda ke kan kayan aikin sabis inda PDS ta fi fallasa hauhawa don taimakawa a hana rigakafin tsufa; a halin yanzu, SPDs na ƙara ƙasa-ƙasa daga kayan aikin sabis waɗanda ba a fallasa su zuwa hanyoyin haɓaka na waje na iya samun ƙima kaɗan. Tare da ƙirar tsarin kariya mai kyau da haɓakawa, ana iya guje wa tsufa na SPD.
Sauran dalilan gazawar SPD sun haɗa da:
- Kuskuren shigarwa
- Kuskuren samfurin don ƙimar ƙarfin sa
- Abubuwan ci gaba da ƙarfin lantarki
Lokacin da ɓangaren murkushewa ya kasa, galibi yana yin hakan a matsayin ɗan gajeren lokaci, yana haifar da halin yanzu ya fara gudana ta cikin ɓangaren da ya gaza. Yawan adadin da ake samu don gudana ta wannan ɓangaren da ya gaza aiki ne na lalacewar da ake samu kuma tsarin wutar lantarki ne ke jan shi. Don ƙarin bayani akan Matsalolin Maɓalli je zuwa Bayani mai alaƙa da SPD.
