سرج ارستر چیست؟ | کاربرد، عملکرد و انواع سرج ارستر
قبل از اینکه به پاسخ سوال “سرج ارستر چیست؟” برسیم، ابتدا باید به سوالات زیر پاسخ دهیم:
آیا شما ترجیح می دهید 500 هزار تومان هزینه کنید یا با 20 میلیون تومان ضرر کنید؟
آیا شما ترجیح می دهید از پیشگیری در برابر بیماری و حوادث ناگوار استفاده کنید یا پس از وقوع این حوادث، به دنبال راهکاری برای جبران خسارت باشید؟
ممکن است در حال حاضر این سوالات به نظر شما عجیب بیاید و حتی ممکن است خود سوال کننده نیز به مفهوم این سوالات شک کند. اما به نظر می رسد که جواب ها به طور کاملا واضح و روشن ارائه شده‌اند. شاید فکر کنید چه کسی می‌خواهد بین 500 هزار تومان هزینه و 20 میلیون تومان ضرر، گزینه دوم را انتخاب کند؟ اما اگر کمی صبر کنید و با ما همراه باشید، اثبات خواهیم کرد که بسیاری از افراد بدون آگاهی از این موضوع، گزینه دوم یعنی ضرر دست و پنجه نرم کردن را انتخاب می‌کنند!
چگونه؟ بگذارید بررسی کنیم که این اتفاق چطور رخ می‌دهد:
تمامی ما با رعد و برق یا صاعقه آشنا هستیم. آن جریان چندین کیلوآمپری که در اثر مالش ابرها به یکدیگر ایجاد می‌شود و اختلاف پتانسیل الکتریکی را بوجود می‌آورد. ممکن است در لحظه دیدن باران و شنیدن صدای رعد و برق، احساس شادی و خوشحالی کنیم. اما اغلب توجه ما به آن سوی ماجرا نمی‌رسد که این اختلاف ولتاژ بالا در نهایت باید جایی خود را خالی کند! و چه بهتر از وسایل الکتریکی و الکترونیکی ما برای این مهم؟
در واقع، اینجاست که بسیاری از ما بدون اطلاع از این امر، گزینه دوم یعنی ضرر دست و پنجه نرم کردن را به تجهیزات خانگی، کارخانه‌ای و کارگاهی خود انتخاب می‌کنیم.
به جای آن که پیش از وقوع حادثه به حفاظت از خود فکر کنیم و با هزینه کمتری نسبت به خسارت‌ها، یک سد قوی را در برابر صاعقه ایجاد کنیم.
این سد قدرتمند چیزی به جز “سرج ارستر” یا “Surge protector” نیست.
سرج ارستر یا Surge protector چیست؟
سرج ارستر یا Surge protector به عنوان یک وسیله حیاتی در دامنه حفاظت الکتریکی برجسته است. این دستگاه الکترونیکی با اهداف اصلی جلوگیری از وارد آمدن اضافه ولتاژها و جریان‌های گذرای ناشی از پدیده‌هایی همچون رعد و برق و سوئیچینگ، تاسیسات و تجهیزات الکتریکی، الکترونیکی، مخابراتی و رادیویی را محافظت می‌کند. این دستگاه توانایی محدود کردن و جلوگیری از ورود این نوع نوسانات زود هنگام به تجهیزات را داراست.
سرج ارستر به عنوان یک سد موثر علیه سوئیچینگ‌های ناگهانی و نوسانات غیرمنتظره در سیستم‌های الکتریکی ایستا یا متحرک عمل می‌کند. عملکرد اصلی این دستگاه در لحظه تشخیص افزایش ناگهانی ولتاژ یا جریان است، که در صورت لزوم، با ایجاد یک مسیر جلوگیری، از وارد آمدن این نوسانات به تجهیزات جلوگیری می‌کند. این ویژگی حائز اهمیت است زیرا می‌تواند از خسارت به دستگاه‌ها و تجهیزات، حتی در شرایط آب و هوایی نامساعد، جلوگیری کند.
عملکرد دقیق سرج ارستر:
سرج ارستر توانایی دارد که در شرایط افزایش ناگهانی ولتاژ، همچون هنگام وقوع صاعقه، با منحرف کردن جریان به سمت سیستم ارت، ولتاژهای گذرای را محدود کند.
برای بهترین درک از عملکرد سرج ارستر، یک مقایسه ساده می‌تواند کمک‌کننده باشد. تصور کنید یک لوله آب دارید. افزایش ناگهانی حجم آب، خارج از تحمل لوله، به طور قاطع باعث ترکیدن آن می‌شود. همین اتفاق در دستگاه‌ها و تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی هنگام وقوع صاعقه رخ می‌دهد.
حالا فرض کنید در داخل لوله، یک دریچه تعبیه شده باشد که تنها در زمان افزایش حجم آب، باز شود. حضور این دریچه و خروج اضافه جریان آب درون آن، باعث کاهش بار وارد شده به لوله آب می‌شود و از ترکیدن و خراب شدن آن جلوگیری می‌کند.
تفاوت سرج استر با محافظ های برق چیست؟
محافظ های برق به طور معمول قبل از استفاده از دستگاه‌های الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند و عمدتاً قابلیت کنترل و محدود کردن افزایش تا 15% ولتاژ را دارند.
این محافظ‌ها به تنظیم ولتاژهایی که ناشی از نوسانات برق از منابع خارجی مانند شرکت برق و ترانسفورماتورها ایجاد می‌شوند، می‌پردازند. اما آنها قادر به مدیریت ولتاژهای بالا که ناشی از صاعقه یا سوئیچینگ است، نمی‌باشند. بنابراین، استفاده از این محافظ‌های الکتریکی به تنهایی کافی نیست تا وسایل الکتریکی را در برابر این نوع تغییرات ولتاژ محافظت کند.
چطور یک سرج ارستر مناسب انتخاب کنیم؟
برای انتخاب بهترین سرج ارستر، در ابتدا بهتر است با طبقه‌بندی و انواع مختلف آشنا شویم:
سرج ارستر کلاس B
این نوع ارسترها به عنوان حفاظت اولیه در ورودی ساختمان برابر با صاعقه با تحمل جریان KA100 مورد استفاده قرار می‌گیرند. اتصال آنها به خطوط برق خارج از ساختمان به صورت موازی انجام می‌شود و برای محافظت از دستگاه‌های الکترونیکی، تاسیسات برقی، و تجهیزات الکترونیکی در برابر اضافه ولتاژ یا جریان رعد و برق مستقیم مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ارسترها دارای ظرفیت تخلیه بالا بوده و با شکل موج 350/10 میکروثانیه هماهنگ شده‌اند.
توضیح تکمیلی:
در نتیجه صاعقه و سوئیچینگ، دو نوع شکل موج متفاوت ایجاد می‌شود:
- شکل موج 20/8 میکروثانیه (ناشی از سوئیچینگ)
- شکل موج 350/10 میکروثانیه (ناشی از صاعقه مستقیم)
سرج ارستر کلاس C
این سرج ارستر با نصب در تابلوی فرعی و گاهاً اصلی به حفاظت تجهیزات در برابر سوئیچینگ منجر می‌شود. از آن در تابلو اصلی نیز می‌توان استفاده کرد تاقابلیت اتصال به هادی سیستم الکتریکی و زمین را داشته باشد. این سرج ارستر هدف از کاهش اضافه ولتاژ در دستگاه‌های الکتریکی است. تجهیزات باید قبل از کلید جریان باقیمانده RCD فعال شوند، زیرا در غیر این صورت RCD جریان سرج را به عنوان جریان باقیمانده خواهد دید و مدار را قطع خواهد کرد.
سرج ارستر کلاس B+C
این نوع سرج ارستر در مواقعی که اضافه ولتاژ ناگهانی اتفاق می‌افتد، بالاترین سطح حفاظت را فراهم می‌کند. کاربرد آن در تابلوسازی، مخابرات، مراکز صنعتی و نظامی و سیستم‌های الکتریکی وسیع میباشد. این سرج ارسترها جریان‌ها و اضافه ولتاژهای ناشی از صاعقه را دمپ کرده و همچنین سرج‌های سوئیچینگ را از بین می‌برند. این برقگیرها انعطاف بالایی در طراحی داشته و با دیگر برقگیرها به خوبی هماهنگ می‌شوند. نکته مهم این است که در زمان تخلیه جریان اضافی، گازهای خطرناک یونیزه تولید نمی‌شوند.
سرج ارستر کلاس D
سرج ارسترهای کلاس D آخرین مرحله حفاظتی را فراهم می‌کنند و برای مقابله با کوپلینگ القایی و موج‌های سوئیچینگ در مدار دستگاه‌های نهایی، قبل از پریز برق و نزدیکی تجهیزات نصب می‌شوند. این ارسترها دارای ولتاژ پایین‌تری نسبت به سایر برقگیرها هستند و به همین دلیل برای تجهیزات حساس مانند تلویزیون، یخچال، کامپیوتر، دیتاسنترها، منابع تغذیه دوربین‌ها و اعلام حریق، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
سرج ارستر دیتا:
در دنیای امروز، سیستم‌های داده و فناوری اطلاعات به طور گسترده در صنایع مختلف به کار می‌روند. این سیستم‌های الکترونیکی که برای پردازش اطلاعات به کار می‌روند، بسیار حیاتی و اساسی هستند. حفظ این سیستم‌ها در مقابل خطرات و جلوگیری از خسارات مالی عظیم، امری بسیار حیاتی است.
سرج ارسترهای دیتا در سیستم‌های مخابراتی، انتقال داده، دوربین‌های مداربسته، و سیستم‌های اعلام حریق و غیره، به منظور جلوگیری از خسارت‌های ناشی از افزایش ناگهانی ولتاژ مورد استفاده قرار می‌گیرند.
سرج ارستر خطوط مخابراتی:
این نوع از ارسترها به منظور حفاظت از خطوط کابل‌های CAF5 و CAT6 مورد استفاده قرار می‌گیرند. سرج ارسترهای مخابراتی، در وروری جعبه تقسیم کابل‌های تلفن نصب می‌شوند.
سرج ارستر دوربین مداربسته: امنیت در فضای باز
یکی از بدترین محیط‌ها برای تجهیزات الکترونیکی، فضای باز و بیرونی است، به ویژه در زمان صاعقه که خسارت جدی به تجهیزات ممکن است وارد شود. بیشتر دوربین‌های مداربسته نیز در این محیط‌ها قرار می‌گیرند. سرج ارستر دوربین مداربسته به دو نوع کابل کواکسیال و کابل LAN تقسیم می‌شود و در صورت وقوع صاعقه در مسیر سیگنال و ارتباط الکتریکی دوربین‌ها، از آسیب به آنها جلوگیری می‌کند.
نصب سرج ارستر در مدارها: راهنمای عملی
برای نصب سرج ارستر در مدارها، می‌توانید از دو روش سری یا موازی استفاده کنید. نوع اتصال بستگی به نیازهای کاربرد آن دارد. در همه موارد، سرج ارستر باید بعد از کلید اصلی و پیش از کلید جریان باقیمانده RCD قرار گیرد. اکثر مدل‌های سرج ارستر، به صورت ماژول ساخته شده‌اند که از دو قطعه پایه و اجزا حفاظتی تشکیل شده‌اند. اجزا حفاظتی به شکل خشاب مانند از پایه خارج یا به آن وارد می‌شوند. در برخی موارد، پایه و اجزا حفاظتی یکپارچه بوده و قابل جداسازی نیستند.
سرج ارستر با انواع مختلفی تولید می‌شود، از جمله تک فاز، فاز و نول، نول، دو فاز، دو فاز و نول، سه فاز و سه فاز و نول. هرکدام از این انواع با توجه به کاربرد و شرایط محیطی، مورد استفاده قرار می‌گیرند. مدار و عملکرد سرج ارسترها از یکدیگر مستقل است. در برخی موارد، اختلال در یکی از فازها باعث قطع هر سه یک شینه نصب سرج ارستر فاز نمی‌شود.
طول عمر سرج ارستر بستگی به تعداد و شدت صاعقه‌ها یا ضربات اضافه ولتاژ ناشی از کلید زنی سوئیچینگ در شبکه دارد.
در پایه‌های دوپل و بالاتر، سرج ارستر صرفاً بار مسیرهای خروجی به ارت را به یکدیگر متصل می‌نماید. این کار به منظور کاهش و بهینه‌سازی مسیر سیم‌کشی صورت می‌گیرد.
کاربردهای گسترده سرج ارستر در بخش‌های صنعتی، تجاری و مسکونی
با پوشش مفاهیم اساسی سرج ارستر، حالا به بررسی کاربردها و موارد استفاده این تجهیز در سیستم‌ها می‌پردازیم.
- سیستم‌های توزیع برق:
سرج ارسترها در سیستم‌های توزیع برق به عنوان حلقه محافظتی علیه نوسانات و افزایش ولتاژ مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- کنترلرهای منطقی قابل‌برنامه‌ریزی (PLC):
برای حفاظت از کنترلرهای منطقی که در صنایع مختلف به کار می‌روند، سرج ارسترها ضمانت امنیت و عملکرد بهتر را فراهم می‌کنند.
- کنترلرهای موتور:
سیستم‌های کنترل موتورها از سرج ارسترها برای کاهش خطرات جریان‌های ناگهانی و ولتاژهای اضافی بهره می‌برند.
- مدارهای روشنایی:
سرج ارسترها در مدارهای روشنایی به عنوان حافظه‌های ایمنی استفاده می‌شوند تا از دسترسی افزایش ولتاژ جلوگیری کنند.
- تجهیزات پزشکی:
سرج ارسترها در تجهیزات پزشکی جهت محافظت در برابر نوسانات و جریان‌های ناگهانی به کار می‌روند.
- تجهیزات HVAC:
برای حفظ تجهیزات تهویه و تهویه مطبوع، سرج ارسترها به عنوان شکاف مقابله با افزایش ولتاژ در سیستم HVAC استفاده می‌شوند.
- سیستم‌های کنترل فرایند:
در سیستم‌های کنترل فرایند، سرج ارستر به عنوان یک پاسخ قوی به تغییرات ولتاژ و جریان عمل می‌کند.
- پریزهای برق صنعتی:
سرج ارسترها در پریزهای برق صنعتی به منظور جلوگیری از آثار ناشی از صاعقه یا نوسانات ولتاژ به‌کار می‌روند.
- کانکشن ورودی دیتا:
حفاظت از کانکشن‌های ورودی دیتا در سیستم‌های ارتباطی از جمله خطوط تلفن یا فکس از وظایف سرج ارسترها است.
- مدارهای ارتباطی:
سرج ارسترها در مدارهای ارتباطی و خطوط تلویزیون کابلی به منظور جلوگیری از آثار ناشی از افزایش ناگهانی ولتاژ مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- سیستم‌های امنیتی و مراکز سرگرمی:
در سیستم‌های امنیتی و مدارهای علامت هشدار، سرج ارستر به عنوان یک حلقه حفاظتی برجسته عمل می‌کند.
- لوازم خانگی:
مصارف خانگی نیز از سرج ارسترها برای حفاظت از لوازم الکتریکی و الکترونیکی در مقابل نوسانات ولتاژ بهره‌مند می‌شوند.
جمع‌بندی
در این مقاله به بررسی مفاهیم و کاربردهای سرج ارستر در بخش‌های صنعتی، تجاری و مسکونی پرداختیم. ابتدا به توضیح مفهوم سرج ارستر پرداخته و نقش آن در حفاظت از سیستم‌های الکتریکی در مقابل نوسانات ولتاژ و جریان ناگهانی را بررسی کردیم.
سپس به کاربردهای گسترده این تجهیز در صنایع مختلف از جمله توزیع برق، کنترل موتور، تجهیزات پزشکی، سیستم‌های امنیتی، و لوازم خانگی پرداختیم. همچنین، موارد نصب و انواع سرج ارسترها به همراه توضیحات فنی مربوطه نیز مورد بحث قرار گرفت.
