برقگیر های اکسیدروی Zno و استاندارد برقگیر ها

برقگیر های اکسیدروی Zno و استاندارد برقگیر ها

مقدمه
برقگیرها بایستی قادر به حفاظت تجهیزات برقی در مقابل تخریب در اثر صاعقه باشند ، از طرف دیگر نبایستی در اثر بروز اشکالاتی در شبکه ( مثل کلیدزنی یا اتصال فاز با زمین و یا . . . ) بی جا عمل نموده یا صدمه ببیند . در هر حال ، انتخاب باید جامع شرایط بوده ، همچنین صرفه اقتصادی نیز مورد توجه قرار گیرد . در این مقاله علاوه بر تحلیل اصول کار و ساختمان برقگیرهای اکسید فلزی ( MOV ) و مقایسه آنها با نوع متداول سیلیکون کار باید ( SiC ) ، پارامترهای مهم در برقگیر و نحوه انتخاب آن مورد تحلیل قرار می گیرند .

انواع برقگیر

1- فاصله هوائی
ابتدایی ترین روش حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از « فاصله هوایی » بوده است
( مانند شاخک برقگیر ) که دو مشکل ایجاد می نماید . اولاً ، پس از گذر موج سیار جرقه پاک نمی شود و تا پایا ن نیم سیکل و یا قطع ولتاژ ادامه پیدا کرده و خط را اتصال کوتاه می نماید . در نتیجه پس از هر بار جرقه ، شبکه بایستی بی برق شده و مجدداً برقدار گردد . ثانیاً ، از آنجایی که همیشه در فاصله هوایی جرقه با تأخیر واقع می شود ، اضافه ولتاژی در فاصله هوایی ظاهر می گردد .
2- سیلیکون کارباید
روش متداول حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از برقگیرهای SiC (سیلیکون کارباید ) بوده است . در این برقگیرها تعدادی قرص SiC روی هم قرار گرفته و تعدادی فاصله هوایی نیز با قرصها سری می گردد ( شکل 1 ) .

برقگیر های اکسیدروی Zno و استاندارد برقگیر ها
مواد SiC دارای مقاومت الکتریکی غیر خطی بوده و در جریانهای مختلف مقاومت های متفاوت از خود نشان می دهند .

شکل 1- مدل سازی برقگیر SiC و توابع آن

( در یک برقگیر 24 کیلو ولتی حدود 50 اهم در جریان A 500 و درحدود 2 اهم درجریان ka100 (. این خاصیت موجب می شود که در ایمپالسهای با جریان زیاد ، ولتاژ دوسر برقگیر پایین نگه داشته شده و در نتیجه تجهیزات مورد حفاظت آسیب نبینند . از طرف دیگر برای اینکه در حالتهای عادی از عبور جریان در برقگیر جلوگیری شود ، فواصل هوایی مورداستفاده قرار می گیرند . پس از اعمال موج ضربه ( یا اضافه ولتاژهای به اندازه کافی بزرگ ) فاصله هوایی هادی شده و بارای الکتریکی را به زمین هدایت می نمایند . اما پس از گذر موج ضربه یا رفع اضافه ولتاژ ، جرقه در فاصله هوایی ازبین نرفته و تا پایان همان نیم سیکل از ولتاژ متناوب ادامه خواهد داشت . این جریان که « جریان متعاقب موج » نامیده می شود در حدود 100 تا 500 آمپر می باشد ( شکل 2) .
شکل 3 جزئیات قسمت A در شکل 2 را نشان می دهد .

شکل 2- تغییرات جریان و ولتاژ شکل 3- جزئیات قسمت A از شکل 2

اصول عملکرد غیر خطی بودن مقاومت در مواد SiC به این ترتیب است که در مدت زمان هدایت ضربه ، انرژی زیاد ضربه موجب حرارت شدید در مرز دانه های مادۀ SiC شده (شکل 4 ) و این باعث کاهش مقاومت می گردد( شکل 5 ) ، و اجازه می دهد که موج ضربه با عبور از حداقل مقاومت وارد زمین شود . پس از گذر موج ضربه ، توده

برقگیر های اکسیدروی Zno و استاندارد برقگیر ها
بلوک SiC مرزهای دانه ها را به سرعت خنک کرده و باعث افزایش سریع مقاومت بلوک می شود . این افزایش در مقاومت ، دامنه جریان متناوب شبکه را که متعاقب موج ضربه عبور می کند به چند صد آمپر تقلیل می دهد . فاصله هوایی به شکلی طراحی می شود که در اولین گذر جریان از صفر جریان را قطع نماید . فاصله هوایی و بلوک
بگونه ای با هم عمل می نمایند که عملکرد مناسبی حاصل شود .

شکل 4- ساختمان بلوک سیلیکون کارباید شکل 5- مقاومت برحسب دمای سیلیکون کارباید

توزیع پتانسیل یکنواخت روی فاصله های هوایی سری شده با یکدیگر توسط مقاومتهای ساخته شده از جنس سرامیک و به شکل رینگ تأمین می گردد . شکل 6 جزئیات ساختمان فاصله هوایی را نشان می دهد .

شکل 6- فاصله هوایی نوع صفحه ای

در نوع مدرنتر برقگیرهای SiC برای کاهش تلفات در برقگیر که منجر به افزایش عمر و قابلیت اطمینان و تحمل بیشتر انرژی می گردد ، از روشهای مغناطیسی برای خاموش کردن جرقه در فاصله هوایی پس از گذر موج و در نتیجه قطع جریان متعاقب موج استفاده
می شود . شکل 7 ساختمان یک نمونه از این نوع برقگیرها و شکل 8 شکل موج ولتاژ و

برقگیر های اکسیدروی Zno و استاندارد برقگیر ها

پسورد فایل: www.bazaarfile.ir

مطالعه بیشتر