Jinsi Kinga ya Kinga ya Kuongezeka (SPD) inavyofanya kazi
Uwezo wa SPD kuzuia matumizi kupita kiasi kwenye mtandao wa usambazaji wa umeme kwa kugeuza mikondo ya kuongezeka ni kazi ya vifaa vya kinga-kinga, muundo wa mitambo ya SPD, na unganisho kwa mtandao wa usambazaji wa umeme. SPD imekusudiwa kupunguza upungufu wa muda mfupi na kugeuza kuongezeka kwa sasa, au zote mbili. Inayo angalau sehemu moja isiyo ya laini. Kwa maneno rahisi, SPD zinalenga kupunguza upotezaji wa muda mfupi kwa lengo la kuzuia uharibifu wa vifaa na wakati wa kupumzika kwa sababu ya kuongezeka kwa voltage ya muda mfupi kufikia vifaa wanavyolinda.
Kwa mfano, fikiria kinu cha maji kinacholindwa na valve ya kupunguza shinikizo. Valve ya misaada ya shinikizo haifanyi chochote mpaka mapigo ya shinikizo zaidi yatokee katika usambazaji wa maji. Wakati hiyo itatokea, valve inafungua na kuzima shinikizo la ziada kando, ili isifikie gurudumu la maji.
Ikiwa valve ya misaada haikuwepo, shinikizo nyingi zinaweza kuharibu gurudumu la maji, au labda uhusiano wa msumeno. Ingawa valve ya misaada iko na inafanya kazi vizuri, mabaki kadhaa ya shinikizo la shinikizo bado litafikia gurudumu. Lakini shinikizo litakuwa limepunguzwa vya kutosha isiharibu gurudumu la maji au kuvuruga utendaji wake. Hii inaelezea hatua ya SPDs. Zinapunguza kupita kwa viwango ambavyo havitaharibu au kuvuruga utendaji wa vifaa nyeti vya elektroniki.
Teknolojia Zinazotumiwa
Je! Ni teknolojia gani zinazotumiwa katika SPD?
Kutoka IEEE Std. C62.72: Vipengele vichache vya kinga ya kawaida vinavyotumika katika utengenezaji wa SPDs ni varistors za oksidi za chuma (MOVs), diode za kuvunjika kwa mwamba (ABDs - zamani zinazojulikana kama diode za avalanche au SADs), na mirija ya kutolea gesi (GDTs). MOVs ni teknolojia inayotumika zaidi kwa ulinzi wa nyaya za nguvu za AC. Ukadiriaji wa sasa wa kuongezeka kwa MOV unahusiana na eneo la sehemu ya msalaba na muundo wake. Kwa ujumla, eneo kubwa la sehemu ya msalaba, ndivyo kiwango cha juu cha kuongezeka kwa kifaa. MOV kwa ujumla ni ya jiometri ya mviringo au ya mstatili lakini huja katika idadi kubwa ya vipimo vya kawaida kutoka 7 mm (inchi 0.28) hadi 80 mm (inchi 3.15). Upimaji wa sasa wa vifaa hivi vya kinga ya kuongezeka hutofautiana sana na hutegemea mtengenezaji. Kama ilivyojadiliwa hapo awali katika kifungu hiki, kwa kuunganisha MOV katika safu inayofanana, thamani ya sasa ya kuongezeka inaweza kuhesabiwa kwa kuongeza tu viwango vya sasa vya kuongezeka kwa MOVs pamoja kupata viwango vya sasa vya safu. Kwa kufanya hivyo, kuzingatia kunapaswa kutolewa kwa uratibu wa sifa za utendaji za MOV zilizochaguliwa.
Kuna maoni mengi juu ya kipengee gani, topolojia gani, na upelekaji wa teknolojia maalum hutoa SPD bora kwa kugeuza kuongezeka kwa sasa. Badala ya kuwasilisha chaguzi zote, ni bora kwamba majadiliano ya kiwango cha sasa cha kuongezeka, Nambari ya Utoaji wa sasa ya Jina, au kuongeza uwezo wa sasa kuzunguka data ya jaribio la utendaji. Bila kujali vifaa vilivyotumiwa katika muundo, au muundo maalum wa mitambo uliotumika, la muhimu ni kwamba SPD ina kiwango cha sasa cha kuongezeka au Upimaji wa sasa wa Utoaji wa Jina ambao unafaa kwa programu hiyo.
Maelezo ya kina zaidi ya vifaa hivi yanafuata. Vipengele vilivyotumiwa katika SPD vinatofautiana sana. Hapa kuna sampuli ya vifaa hivyo:
Vipodozi vya oksidi ya chuma (MOV)
Kawaida, MOV zinajumuisha mwili wa mviringo au wa mviringo wa oksidi ya zinc iliyochanganywa na viongeza vinavyofaa. Aina zingine zinazotumika ni pamoja na maumbo ya tubular na miundo ya multilayer. Varistors wana elektroni za chembe za chuma zilizo na aloi ya fedha au chuma kingine. Elektroni zinaweza kuwa zimetumiwa kwa mwili kwa uchunguzi na upigaji sintering au kwa michakato mingine kulingana na chuma kilichotumiwa. Varistors pia mara nyingi huwa na waya au kichupo cha tabo au aina nyingine ya kukomesha ambayo inaweza kuuzwa kwa elektroni.
Utaratibu wa kimsingi wa upitishaji wa MOVs hutoka kwa makutano ya semiconductor kwenye mpaka wa nafaka za oksidi za zinki iliyoundwa wakati wa mchakato wa kuchora. The varistor inaweza kuzingatiwa kama kifaa cha makutano anuwai na nafaka nyingi zinazofanya kazi katika mchanganyiko-sawa kati ya vituo. Mtazamo wa sehemu ya sehemu ya kawaida ya varistor imeonyeshwa kwenye Mchoro 1.
Varistors wana mali ya kudumisha mabadiliko ya voltage kidogo kwenye vituo vyao wakati wimbi la kuongezeka linalopita kati yao linatofautiana kwa miongo kadhaa ya ukubwa. Kitendo hiki kisicho na mstari kinawawezesha kupindua sasa ya kuongezeka wakati imeunganishwa kwenye shunt kando ya mstari na kupunguza voltage kwenye mstari kwa maadili ambayo yanalinda vifaa vilivyounganishwa na mstari huo.
Diode ya kuvunjika kwa Banguko (ADB)
Vifaa hivi pia hujulikana kama diode ya silicon avalanche (SAD) au suppressor voltage ya muda mfupi (TVS). Njia ya kuvunjika kwa makutano ya PN, katika hali yake ya kimsingi, ni makutano ya PN moja yenye anode (P) na katoni (N). Tazama Kielelezo 2a. Katika matumizi ya mzunguko wa DC, mlinzi anarudisha nyuma upendeleo kwamba uwezekano mzuri hutumiwa kwa upande wa kifaa (N) cha kifaa. Tazama Kielelezo 2b.
Diode ya Banguko ina mikoa mitatu ya kufanya kazi, 1) upendeleo wa mbele (impedance ya chini), 2) mbali na serikali (impedance ya juu), na 3) kurudisha nyuma kuvunjika kwa upendeleo (impedance duni). Mikoa hii inaweza kuonekana kwenye Mchoro 3. Katika hali ya upendeleo mbele na voltage chanya kwenye mkoa wa P, diode ina impedance ndogo sana mara tu voltage inapozidi voltage ya upendeleo wa diode ya mbele, VFS. VFS kawaida huwa chini ya 1 V na hufafanuliwa hapa chini. Hali ya mbali inaanzia 0 V hadi chini ya VBR nzuri kwenye mkoa wa N. Katika mkoa huu, mikondo pekee inayotiririka ni mikondo ya kuvuja inayotegemea joto na mikondo ya kukodolea Zener kwa diode za kuvunjika kwa voltage. Eneo la kuvunjika kwa upendeleo wa nyuma huanza na VBR nzuri kwenye mkoa wa N. Katika elektroni za VBR zinazovuka makutano zinaharakishwa vya kutosha na uwanja wa juu katika eneo la makutano ambayo migongano ya elektroni husababisha kuteleza, au anguko, la elektroni na mashimo yanayoundwa. Matokeo yake ni kushuka kwa kasi kwa upinzani wa diode. Upendeleo wote wa mbele na mikoa ya kuvunjika kwa upendeleo inaweza kutumika kwa ulinzi.
Tabia za umeme za diode ya Banguko hazilingani na asili. Bidhaa za ulinzi wa diode ya ulinganifu iliyo na makutano ya nyuma na nyuma pia hutengenezwa.
Bomba la kutolea gesi (GDT)
Mirija ya kutolea gesi inajumuisha elektroni mbili za chuma au zaidi zilizotengwa na pengo ndogo na zinazoshikiliwa na silinda ya kauri au glasi. Silinda imejazwa na mchanganyiko mzuri wa gesi, ambayo huangaza kwa kutokwa na mwangaza na mwishowe hali ya arc wakati voltage ya kutosha inatumika kwa elektroni.
Wakati voltage inayoinuka polepole kwenye pengo inapofikia dhamana iliyoamuliwa haswa na nafasi ya elektroni, shinikizo la gesi na mchanganyiko wa gesi, mchakato wa kugeuza huanza kwa voltage ya kuzuka (kuvunjika). Mara baada ya cheche kutokea, hali anuwai za kufanya kazi zinawezekana, kulingana na mizunguko ya nje. Majimbo haya yanaonyeshwa kwenye Kielelezo 4. Katika mikondo chini ya sasa ya mpito wa mwangaza, eneo lenye mwangaza lipo. Katika mikondo ya chini katika mkoa wa mwanga, voltage ni karibu kila wakati; kwa mikondo ya mwangaza wa hali ya juu, aina zingine za zilizopo za gesi zinaweza kuingia katika mkoa usiokuwa wa kawaida wa mwangaza ambao voltage huongezeka. Zaidi ya eneo hili lisilo la kawaida mwangaza wa bomba la kutokwa kwa gesi hupungua katika mkoa wa mpito kuwa hali ya safu ya chini ya voltage. Mzunguko wa mpito wa arc-to-glow unaweza kuwa wa chini kuliko mpito wa kung'aa-kwa-arc. Tabia ya umeme ya GDT, kwa kushirikiana na mizunguko ya nje, huamua uwezo wa GDT kuzima baada ya kupita kwa kuongezeka, na pia huamua nishati iliyotawanywa kwa mshikaji wakati wa kuongezeka.
Ikiwa voltage inayotumika (kwa mfano ya muda mfupi) inaongezeka haraka, wakati uliochukuliwa kwa mchakato wa uundaji wa ionization / arc unaweza kuruhusu voltage ya muda mfupi kuzidi thamani inayohitajika kwa kuvunjika kwa aya iliyotangulia. Voltage hii inafafanuliwa kama voltage ya msukumo wa msukumo na kwa ujumla ni kazi nzuri ya kiwango cha kupanda kwa voltage inayotumika (ya muda mfupi).
Chumba kimoja cha elektroni tatu ya GDT ina mashimo mawili yaliyotengwa na elektroni ya pete ya katikati. Shimo katikati ya elektroni inaruhusu plasma ya gesi kutoka kwenye tundu la kuendesha kuanzisha upitishaji kwenye patiti lingine, ingawa voltage nyingine ya cavity inaweza kuwa chini ya voltage ya cheche.
Kwa sababu ya hatua yao ya kubadili na ujenzi mkali, GDTs inaweza kuzidi vifaa vingine vya SPD kwa uwezo wa kubeba sasa. GDTs nyingi za mawasiliano zinaweza kubeba mikondo ya kuongezeka kama 10 kA (8/20 waves waveform). Kwa kuongezea, kulingana na muundo na saizi ya GDT, mawimbi ya kuongezeka ya> 100 kA yanaweza kupatikana.
Ujenzi wa mirija ya kutolea gesi ni kwamba wana uwezo mdogo sana - kwa ujumla chini ya 2 pF. Hii inaruhusu matumizi yao katika matumizi mengi ya mzunguko wa hali ya juu.
Wakati GDTs inafanya kazi, zinaweza kutoa mionzi ya masafa ya juu, ambayo inaweza kuathiri umeme nyeti. Kwa hivyo ni busara kuweka mizunguko ya GDT kwa umbali fulani kutoka kwa umeme. Umbali unategemea unyeti wa umeme na jinsi umeme unavyolindwa. Njia nyingine ya kuzuia athari ni kuweka GDT kwenye eneo lenye ngao.
Ufafanuzi wa GDT
Pengo, au mapungufu kadhaa yenye elektroni mbili au tatu za chuma zilizofungwa kwa hermetically ili mchanganyiko wa gesi na shinikizo zishindwe, iliyoundwa iliyoundwa kulinda vifaa au wafanyikazi, au zote mbili, kutoka kwa voltages za muda mfupi.
Or
Pengo au mapungufu katika njia ya kutokwa iliyofungwa, isipokuwa hewa kwenye shinikizo la anga, iliyoundwa iliyoundwa kulinda vifaa au wafanyikazi, au zote mbili, kutoka kwa voltages za muda mfupi.
- Vichungi vya LCR
Sehemu hizi hutofautiana katika zao:
- uwezo wa nishati
- upatikanaji
- kuegemea
- gharama
- ufanisi
Kutoka kwa IEEE Std C62.72: Uwezo wa SPD kupunguza kiwango cha juu kwenye mtandao wa usambazaji wa umeme kwa kugeuza mikondo ya kuongezeka ni kazi ya vifaa vya kinga-kinga, muundo wa mitambo ya SPD, na unganisho kwa mtandao wa usambazaji wa umeme. Vipengele vichache vya kawaida vya kinga inayotumika katika utengenezaji wa SPD ni MOVs, SASDs, na mirija ya kutolea gesi, na MOV zina matumizi makubwa zaidi. Ukadiriaji wa sasa wa kuongezeka kwa MOV unahusiana na eneo la sehemu ya msalaba na muundo wake. Kwa ujumla, eneo kubwa la sehemu ya msalaba ni kubwa, kiwango cha juu cha kuongezeka kwa kifaa. MOV kwa ujumla ni ya jiometri ya mviringo au ya mstatili lakini huja katika idadi kubwa ya vipimo vya kawaida kutoka 7 mm (0.28 in) hadi 80 mm (3.15 in). Upimaji wa sasa wa vifaa hivi vya kinga ya kuongezeka hutofautiana sana na hutegemea mtengenezaji. Kwa kuunganisha MOV katika safu inayofanana, ukadiriaji wa nadharia ya kuongezeka kwa nadharia inaweza kuhesabiwa kwa kuongeza tu viwango vya sasa vya MOVs pamoja ili kupata kiwango cha sasa cha safu.
Kuna maoni mengi juu ya kipengee gani, topolojia gani, na upelekaji wa teknolojia maalum hutoa SPD bora kwa kugeuza kuongezeka kwa sasa. Badala ya kuwasilisha hoja hizi zote na kumruhusu msomaji ajifunze mada hizi, ni bora majadiliano ya kiwango cha sasa cha kuongezeka, Upimaji wa Jina la sasa, au kuongeza uwezo wa sasa kuzunguka data ya jaribio la utendaji. Bila kujali vifaa vilivyotumika kwenye muundo, au muundo maalum wa mitambo uliotumika, la muhimu ni kwamba SPD ina kiwango cha sasa cha kuongezeka au Upimaji wa sasa wa Utoaji wa Jina ambao unafaa kwa programu hiyo na, labda muhimu zaidi, kwamba SPD inapunguza muda mfupi kuongezeka kwa viwango vinavyozuia uharibifu wa vifaa kulindwa kutokana na mazingira yanayotarajiwa ya kuongezeka.
Njia za Msingi za Uendeshaji
SPD nyingi zina njia tatu za kimsingi za uendeshaji:
- Inasubiri
- Kujitupa
Katika kila hali, sasa inapita kupitia SPD. Kile ambacho hakiwezi kueleweka, hata hivyo, ni kwamba aina tofauti ya sasa inaweza kuwepo katika kila hali.
Njia ya Kusubiri
Chini ya hali ya kawaida ya nguvu wakati "nguvu safi" hutolewa ndani ya mfumo wa usambazaji wa umeme, SPD hufanya kazi ndogo. Katika hali inayosubiri, SPD inasubiri msururu wa kutokea na unatumia nguvu kidogo au hakuna nguvu ya ac; haswa ile inayotumiwa na nyaya za ufuatiliaji.
Njia ya Kuelekeza
Baada ya kuhisi tukio la kupitiliza kwa muda mfupi, SPD inabadilika kuwa Njia ya Kugeuza. Madhumuni ya SPD ni kugeuza msukumo wa uharibifu wa sasa mbali na mizigo muhimu, wakati huo huo unapunguza kiwango cha voltage inayosababisha kwa kiwango cha chini, kisicho na madhara.
Kama inavyofafanuliwa na ANSI / IEEE C62.41.1-2002, hali ya kawaida ya sasa hudumu tu sehemu ya mzunguko (microseconds), kipande cha wakati ikilinganishwa na mtiririko endelevu wa 60Hz, ishara ya sinusoidal.
Ukubwa wa sasa ya kuongezeka inategemea chanzo chake. Kwa mfano, umeme hupiga, ambazo zinaweza kutokea katika hali nadra zenye ukubwa wa sasa unaozidi amps laki kadhaa. Ndani ya kituo, hata hivyo, hafla za muda mfupi zinazozalishwa ndani zitatoa viwango vya chini vya sasa (chini ya amps elfu chache au mia).
Kwa kuwa SPD nyingi zimetengenezwa kushughulikia mikondo mikubwa ya kuongezeka, alama moja ya utendaji ni kipimo kilichopimwa cha Nambari ya Utekelezaji wa sasa wa Bidhaa (In). Mara nyingi huchanganyikiwa na kosa la sasa, lakini halihusiani, ukubwa huu mkubwa wa sasa ni dalili ya uwezo wa bidhaa uliopimwa mara kwa mara wa kuhimili.
Kutoka kwa IEEE Std. C62.72: Upimaji wa Majina ya sasa ya Ukadiriaji hutumia uwezo wa SPD kufanyiwa marudio ya kurudia ya sasa (15 jumla ya kuongezeka) kwa thamani iliyochaguliwa bila uharibifu, uharibifu au mabadiliko katika kipimo cha chini cha utendaji wa voltage ya SPD. Jaribio la sasa la Utekelezaji wa Jina ni pamoja na SPD nzima pamoja na vifaa vyote vya kinga na vifaa vya ndani au vya nje vya kutenganisha SPD. Wakati wa jaribio, hakuna sehemu au kontakt inaruhusiwa kutofaulu, kufungua mzunguko, kuharibiwa au kupunguzwa. Ili kufikia ukadiriaji fulani, kiwango cha upimaji wa kiwango cha chini cha utendaji wa SPD lazima kihifadhiwe kati ya jaribio la mapema na la baada ya jaribio. Madhumuni ya majaribio haya ni kuonyesha uwezo na utendaji wa SPD kwa kujibu kuongezeka ambayo wakati mwingine ni kali lakini inaweza kutarajiwa kwenye vifaa vya huduma, ndani ya kituo au mahali pa ufungaji.
Kwa mfano, SPD iliyo na uwezo wa kutolewa wa sasa wa amps 10,000 au 20,000 kwa kila mode inamaanisha bidhaa inapaswa kuweza kuhimili salama usalama wa sasa wa muda mfupi wa amps 10,000 au 20,000 chini ya mara 15, katika kila njia ya ulinzi.
Mwisho wa Matukio ya Maisha
Kutoka kwa IEEE Std C62.72: Tishio kubwa kwa uaminifu wa muda mrefu wa SPDs inaweza kuwa sio kuongezeka, lakini kurudiwa kwa muda mfupi au kwa muda mfupi (TOVs au "swells") ambazo zinaweza kutokea kwenye PDS. SPD zilizo na MCOV - ambazo ziko karibu karibu na voltage ya mfumo wa majina zinahusika zaidi na upepo mwingi ambao unaweza kusababisha kuzeeka mapema kwa SPD au kuishia mapema. Kanuni ya kidole gumba ambayo hutumiwa mara nyingi ni kuamua ikiwa MCOV ya SPD ni angalau 115% ya voltage ya mfumo wa majina kwa kila njia maalum ya ulinzi. Hii itaruhusu SPD isiathiriwe na tofauti za kawaida za voltage ya PDS.
Walakini, kando na hafla za kupitiliza za umeme, SPD zinaweza kuzeeka, au kudhoofisha, au kufikia hali yao ya mwisho wa huduma kwa muda kwa sababu ya kuongezeka kwa viwango vya SPDs kwa sasa ya kuongezeka, kiwango cha kutokea kwa hafla za kuongezeka, muda wa kuongezeka , au mchanganyiko wa hafla hizi. Matukio ya kurudia ya kuongezeka kwa amplitude kubwa kwa kipindi cha muda yanaweza kuzidisha vifaa vya SPD na kusababisha vifaa vya kinga vya kuongezeka kuzeeka. Kwa kuongezea, kuongezeka kwa kurudia kunaweza kusababisha viunganisho vya SPD ambavyo vimeamilishwa kwa joto kufanya kazi mapema kwa sababu ya kupokanzwa kwa vifaa vya kinga vya kuongezeka. Tabia za SPD zinaweza kubadilika zinapofikia hali yake ya mwisho wa huduma - kwa mfano, viwango vya juu vya upeo vinaweza kuongezeka au kupungua.
Kwa jaribio la kuzuia uharibifu kutokana na kuongezeka, wazalishaji wengi wa SPD hutengeneza SPD na uwezo mkubwa wa kuongezeka kwa sasa kwa kutumia vifaa vikubwa zaidi vya mwili au kwa kuunganisha vitu vingi kwa usawa. Hii imefanywa ili kuepusha uwezekano wa kuwa ukadiriaji wa SPD kama mkutano umezidishwa isipokuwa katika hali nadra sana na za kipekee. Kufanikiwa kwa njia hii kunasaidiwa na maisha marefu ya huduma na historia ya SPD zilizopo zilizowekwa ambazo zimetengenezwa kwa mtindo huu.
Kuhusiana na uratibu wa SPD na, kama ilivyosemwa juu ya kuongezeka kwa viwango vya sasa, ni busara kuwa na SPD na viwango vya juu vya kuongezeka kwa kiwango cha juu ziko kwenye vifaa vya huduma ambapo PDS iko wazi zaidi kwa kuongezeka kusaidia katika kuzuia kuzeeka mapema; wakati huo huo, SPDs chini zaidi kutoka kwa vifaa vya huduma ambazo hazipatikani na vyanzo vya nje vya kuongezeka vinaweza kuwa na viwango vya chini. Kwa muundo mzuri wa mfumo wa kinga na uratibu, kuzeeka mapema kwa SPD kunaweza kuepukwa.
Sababu zingine za kutofaulu kwa SPD ni pamoja na:
- Makosa ya usakinishaji
- Matumizi mabaya ya bidhaa kwa kiwango cha voltage
- Matukio endelevu ya voltage
Wakati sehemu ya kukandamiza inashindwa, mara nyingi hufanya hivyo kama fupi, na kusababisha sasa kuanza kutiririka kupitia sehemu iliyoshindwa. Kiasi cha sasa kinachopatikana kutiririka kupitia sehemu hii iliyoshindwa ni kazi ya sasa ya kosa inayopatikana na inaendeshwa na mfumo wa nguvu. Kwa habari zaidi juu ya Mikondo ya Kosa nenda kwa Habari zinazohusiana na Usalama wa SPD.
