محافظهای اضافه ولتاژ، بهعنوان وسیلهای حیاتی برای سرکوب اضافه ولتاژهای گذرا و گذرا در سیستمهای قدرت، با ترکیب آنها تعیین میشوند، که به نوبه خود عملکرد حفاظتی، محدوده قابل اجرا و قابلیت اطمینان عملیاتی آنها را تعیین میکند. در مجموع، یک محافظ اضافه ولتاژ از یک عنصر سرکوب کننده هسته، دستگاههای راهانداز و هدایت کننده در وضعیت، دستگاههای راهانداز و هدایت کننده، اجزای مانیتورینگ و رسانش، واحدهای مانیتورینگ و انرژی، تشکیل شده است. مسکن و ساختار اتصال. این اجزا از نظر عملکردی با هم کار می کنند تا یک سیستم گیره ولتاژ و تخلیه انرژی کامل را تشکیل دهند.
عنصر سرکوب هسته کلید محافظ است. انتخاب مواد و ساختار آن به طور مستقیم بر سرعت پاسخ و توانایی محدود کردن ولتاژ تأثیر می گذارد. یک رویکرد رایج از وریستور اکسید فلزی (MOV) به عنوان جزء اصلی استفاده می کند. با استفاده از ویژگیهای آمپر غیرخطی ولت- خود، مقاومت بالایی در شرایط ولتاژ معمولی و افت امپدانس سریع در طول رویدادهای اضافه ولتاژ از خود نشان میدهد و به هدایت سریع و انحراف انرژی دست مییابد. برای کاربردهای{4} ولتاژ یا انرژی بالا، می توان از وریستورهای کاربید سیلیکون یا ساختارهای کامپوزیت اکسید فلز و کاربید سیلیکون برای افزایش مقاومت در برابر ضربه و پایداری حرارتی استفاده کرد. از لوله های تخلیه گاز نیز می توان به عنوان اجزای اصلی استفاده کرد. آنها بر یونیزاسیون گاز بی اثر داخلی تحت ولتاژ بالا تکیه می کنند تا کانالی با مقاومت کم- تشکیل دهند که برای سرکوب نوسانات با نیازهای ظرفیت حمل جریان بسیار بالا مناسب است.
اجزای محرک و هدایت، فعال شدن قابل اعتماد عنصر سرکوب را در یک آستانه تعیین شده تضمین می کنند. شکاف تخلیه یک ساختار محرک رایج است که از یک جفت الکترود فلزی تشکیل شده است. هنگامی که ولتاژ از قدرت شکست هوا یا خلاء بیشتر شود، یک قوس تشکیل می شود که جریان را به مدار تخلیه هدایت می کند. این ساختار را می توان به صورت سری یا موازی با یک وریستور متصل کرد تا مشخصات پاسخ و سطوح ولتاژ باقیمانده را بهینه کند. برخی از طرح ها همچنین دارای ماژول های تحریک حرارتی یا الکترونیکی برای کنترل آستانه دقیق تر و سوئیچینگ سریع هستند.
واحد اتلاف و جداسازی انرژی وظیفه تبدیل ایمن انرژی اضافه ولتاژ را بر عهده دارد. محافظها اغلب دارای سینکهای حرارتی، زیرلایههای عایق رسانای حرارتی یا مواد گلدانی در داخل خود هستند تا گرمای تولید شده در طول رسانش را به طور موثر دفع کنند و از خرابی قطعات به دلیل افزایش بیش از حد دما جلوگیری کنند. در مواقعی که ممکن است جریان اضافه مداوم رخ دهد، فیوز یا دستگاه ترمیم تریپ به صورت سری وصل می شود. هنگامی که انرژی انباشته شد یا دما از حد ایمنی فراتر رفت، مدار حفاظتی به طور خودکار قطع می شود و قطعه آسیب دیده ایزوله می شود و از عملکرد عادی بقیه سیستم اطمینان حاصل می شود.
دستگاه های نظارت و نشانگر وضعیت، داده های بصری را برای بهره برداری و نگهداری فراهم می کنند. اقدامات متداول شامل نصب نشانگرهای عمل مکانیکی روی محفظه محافظ، یا استفاده از حسگرهای داخلی{1} برای نظارت بر جریان نشتی، دما، و تخریب وریستور، خروجی اطلاعات وضعیت به پلت فرم نظارت به شکل سیگنال های الکتریکی یا پیام های ارتباطی برای تشخیص از راه دور و پیش بینی طول عمر است.
محفظه و ساختار اتصال، عملکرد پایدار دراز مدت محافظ را در محیط هدف تضمین می کند. محفظه معمولاً از پلاستیکها یا فلزات مهندسی مقاوم در برابر شعله، ضد انفجار-و در برابر خوردگی- با سطوح حفاظتی مناسب برای مقاومت در برابر رطوبت فضای باز، اسپری نمک، گرد و غبار و تداخل الکترومغناطیسی قوی ساخته شده است. اتصالات داخلی با استفاده از شینههای مسی با امپدانس کم یا سیمهای قلع روکش شده برای اطمینان از پایداری هدایت تحت نوسانات جریان بالا انجام میشود. پایانه اتصال به زمین به مقاومت زمین کم و سطح مقطع کافی برای تسهیل تخلیه سریع انرژی اضافه ولتاژ به زمین نیاز دارد.
از نظر پیکربندی، در صورت نیاز میتوان از راهحلهای تک جزیی یا ساختارهای ترکیبی چند سطحی-استفاده کرد. حفاظت اولیه بر پاسخ سریع و ولتاژ باقیمانده کم تمرکز دارد و نزدیک به تجهیزات محافظت شده نصب می شود. حفاظت ثانویه یا ثالثه در ورودی برق یا خط اصلی توزیع پیکربندی میشود و جذب و جداسازی انرژی بیشتری را انجام میدهد و یک سیستم حفاظتی لایهای تدریجی را تشکیل میدهد.
به طور کلی، محافظ های اضافه ولتاژ بر اساس اجزای سرکوب کننده هسته، همراه با هدایت ماشه، اتلاف انرژی، نظارت بر وضعیت، و یک محفظه قابل اعتماد ساخته می شوند و یک دستگاه محافظ را ایجاد می کنند که واکنش سریع، ظرفیت حمل جریان قوی و قابلیت نگهداری را ترکیب می کند. انتخاب مناسب و بهینه سازی ساختاری آنها را قادر می سازد تا در سطوح مختلف ولتاژ و در محیط های پیچیده به طور پایدار عمل کنند و یک مانع ایمنی عایق قوی برای تجهیزات الکتریکی ایجاد کنند.
