انرژی الکتریکی گرچه بسیار سازنده و مفید است، اما اگر در استفاده از آن احتیاط نشود می‌تواند به‌شدت آسیب‌زننده باشد و خسارت‌های جانی و مالی زیادی به همراه آورد. به‌همین دلیل حفاظت در برابر اضافه ولتاژ که ممکن است به دلایل مختلفی تولید شود اهمیت زیادی دارد. در ادامه به بررسی اصول حفاظت الکتریکی، روش‌های آن و حفاظت از تابلو برق در مقابل اضافه ولتاژ می‌پردازیم.
اصول حفاظت الکتریکی و انواع تجهیزات حفاظتی
حفاظت الکتریکی یا حفاظت در برابر اضافه ولتاژ به اقداماتی گفته می‌شود که برای جلوگیری از صدمه دیدن اشخاص، دستگاه‌ها، سیم و کابل‌ها در مقابل اضافه ولتاژ برق اتخاذ می‌شود. اضافه ولتاژ می‌تواند به دلایل مختلف زیر باشد:
- صاعقه
- عملیات کلیدزنی
- پدیده رزونانس
- پدیده فررزونانس
- برخورد خطوط انتقال با سطح ولتاژ بالاتر
- خروج بارهای بزرگ
در برق‌کشی ساختمان‌ها و طراحی سیستم‌های الکتریکی، مدار محافظ اضافه ولتاژ را نیز در نظر می‌گیرند و از دستگاه‌های مختلفی برای کنترل و از بین بردن این اضافه ولتاژ استفاده می‌کنند. از مهم‌ترین تجهیزات حفاظت الکتریکی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد. البته باید در نظر داشته باشید که دستگاه‌های حفاظت الکتریکی بسته به نوع حفاظت آن‌ها، نوع دستگاه یا تجهیزات، میزان ولتاژ و فاکتورهای دیگر، انواع مختلفی دارند که ما در ادامه تنها به برخی از آن‌ها اشاره کرده‌ایم:
- فیوز: در مدارهای الکتریکی جلوی ورود اضافه‌بار به مدار را می‌گیرد.
- مدار شکن: مثل کلید مینیاتوری و کلید اتوماتیک کامپکت که به‌محض اتصال کوتاه یا اضافه جریان، مدار را قطع می‌کنند.
- کلیدهای محافظ RCCB یا RCD: در صورت بروز نشتی طی 10 تا 15 ثانیه جریان را قطع می‌کنند و معمولاً در کنار فیوز به کار می‌روند.
- محدودکننده جریان: آن‌ها با ایجاد مقاومت زیاد جلوی ورود جریان اضافه را می‌گیرند اما اگر اضافه‌بار زیاد باشد جریان را قطع می‌کنند.
- اکسید فلزی واریستور: وسیله‌ای با سطح مقاومت قابل تغییر است. هرگاه ولتاژ زیاد شود مقاومت کاهش می‌یابد و برعکس. از این دستگاه برای جلوگیری از خطر صاعقه استفاده می‌شود.
- لوله تخلیه گاز: یک لوله پر از گازهای مخصوص است که با افزایش بار، تخلیه الکتریکی روی گازها انجام شده و به مدار منتقل نمی‌شود.
بیشتر بخوانید: سرج پروتکتور یا جرقه گیر کنتاکتور چیست؟
روش‌های حفاظت در برابر اضافه جریان
دستگاه‌هایی که برای کاهش خطرات الکتریکی به کار می‌روند یا در راستای سازگاری هستند یا محافظت. دستگاه‌هایی که کارشان محافظت الکتریکی است جلوی جریان اضافی که باعث ایجاد جرقه، آتش‌سوزی یا برق‌گرفتگی می‌شود را می‌گیرند. همان‌طور که پیش‌تر اشاره کردیم حفاظت ولتاژ در سه سطح برای مراقبت از انسان، تجهیزات الکتریکی و سیم و کابل‌ها انجام می‌شود که در ادامه روش‌هایی که برای هر کدام بکار می‌رود را بررسی خواهیم کرد:
محافظت انسان
آسیب‌های ناشی از اضافه‌بار برای انسان می‌تواند به دو شکل مستقیم و غیرمستقیم باشد که رایج‌ترین شکل آن‌ها شوک برقی و ایجاد آتش‌سوزی است. شوک برقی در اثر برخورد بدن انسان با قسمتی از مدار الکتریکی که دارای انرژی برق است رخ می‌دهد و بسته به میزان برق ورودی، مدت آن، محل برق‌گرفتگی در بدن و وجود رطوبت در بدن می‌تواند شدت متفاوتی داشته باشد. یکی از مهم‌ترین روش‌های حفاظت انسان، حفاظت توسط ولتاژ کم است که ولتاژهای کمتر از 50 ولت توسط یک ترانسفورماتور کاهنده با دو سیم‌پیچ جدا تولید می‌شود. این روش بیشتر در دستگاه‌های پزشکی و اسباب‌بازی‌ها و موارد مشابه به کار می‌رود تا جلوی برق‌گرفتگی را بگیرد.
ما در سایر روش‌ها برای حفاظت از انسان‌ها در مقابل برق‌گرفتگی از عایق، محافظ زمین یا ارت و نیز تجهیزات محافظ استفاده می‌شود.
- باید سیم‌کشی‌ها پریز، دوشاخه و سایر بخش‌های دستگاه‌ها مرتباً بررسی و ترمیم شوند.
- از سیم‌کشی‌های فرعی استفاده نشود.
- سیم‌ها و کابل‌ها در معرض هوای آزاد یا خوردگی، مواد شیمیایی و تخریب نباشند.
- از عملکرد درست تجهیزات حفاظتی اطمینان حاصل شود.
محافظت دستگاه ها
حفاظت از دستگاه‌های الکتریکی به سه روش انجام می‌شود:
- به‌کارگیری فیوز: فیوزها جلوی گرم شدن اضافی سیم‌های حامل تا دستگاه‌های الکتریکی را نیز می‌گیرند و اگر دما بیش از حد بالا رود جریان را قطع می‌کنند. این گرمای بیش از حد می‌تواند در اثر اضافه‌بار یا کار کردن بیش از حد دستگاه برقی ایجاد شود؛ بنابراین فیوزها وسیله حفاظت از مدار در مقابل اتصال کوتاه و محافظت از تجهیزاتی هستند که مثل یخچال و پمپ باید طولانی مدت کار کنند.
- سیم زمین یا ارت: سیم زمین یا ارت یا GFCI باعث مراقبت در برابر شوک الکتریکی می‌شود و دستگاه را از کار می‌اندازد. از آن در محیط‌های مرطوب و دستگاه‌هایی که با آب کار می‌کنند بیشتر استفاده می‌شود.
- به‌کارگیری محافظ: دستگاه‌های محافظ درصورتی‌که جریان برق دچار اضافه‌بار شود، برق ورودی به دستگاه را قطع یا کم می‌کنند.
یکی از بهترین دستگاه‌ها برای محافظت موتورهای الکتریکی، دستگاه MPCB یا قطع کننده مدار حفاظت موتور بخصوص در بخش صنعت و دستگاه‌های صنعتی نظیر پمپ، چیلر و آسانسور است.
همچنین بخوانید: تابلو برق هوشمند ساختمان
حفاظت از سیم و کابل
عایق‌بندی بهترین راه حفاظت ولتاژ در سیم و کابل‌هاست. عایق باید نسبت به آب، عوامل محیطی، مواد شیمیایی و غیره مقاوم باشد. همچنین به صورت دوره‌ای بررسی و در صورت نیاز تعویض شود. بخصوص در محل‌های مرطوب این بررسی دوره‌ای اهمیت زیادی دارد.
حفاظت تابلو برق در برابر اضافه ولتاژ
حفاظت تابلو برق در مقابل اضافه ولتاژ اهمیت زیادی دارد چراکه در صورت صدمه باعث ایجاد مشکلات زیادی در سیستم برق‌رسانی می‌شود. انواع وسایل حفاظتی در مدار فرمان که به صورت رایج استفاده می‌شوند عبارتند از:
- کلید مینیاتوری برای قطع جریان برق در صورت اتصالی فاز و نول استفاده می‌شود
- رله کنترل فاز برای برق سه فاز به کار می‌رود و جلوی آسیب دستگاه‌ها را در هنگام قطع یا تغییر فاز می‌گیرد.
- رله کنترل ولتاژ: تنها ولتاژی که در محدوده مشخص باشد را عبور می‌دهد بنابراین جلوی اضافه ولتاژ را می‌گیرد.
- رله اضافه ولتاژ: هنگامی که ولتاژ اضافه شود مدار را قطع می‌کند. این دستگاه بیشتر در ژنراتورها و ترانس‌ها به کار می‌رود.
- سرج استر یا SPD: بیشترین سطح حفاظت را دارد و برای دستگاه‌های مهم به کار می‌رود. سرج استرها دو نوع هستند برخی از آن‌ها در زمان شوک ولتاژ، آمپدانس را کم‌کم کاهش می‌دهند و برخی ناگهانی. آن‌ها در کلاس‌ها و مدل‌های مختلفی تولید می‌شوند که هر کدام برای حفاظت از انواع مختلفی از دستگاه‌ها ارائه شده‌اند.
شما میتوانید در سایت آرین پرتو درباره انواع تابلو برق، قیمت آن و نحوه ساخت تابلو برق اطلاعات کسب نمایید. آرین پرتو با بیش از 10 سال سابقه در صنعت تابلو برق همواره در تلاش است تا بهترین کیفیت و خدمات را در اختیار مشتریان خود قرار دهد.
جمع‌بندی
فاظت الکتریکی و حفاظت در برابر اضافه ولتاژ بحث مهی در حوزه مهندسی برق است و به مراقبت از افراد، دستگاه‌ها و اتصالات در مقابل افزایش ناگهانی برق می‌پردازد. برای مراقبت از هر یک از این موارد راهکارهای خاصی وجود دارد که اگر با دقت اجرا شوند کمترین آسیب به تجهیزات برقی می‌رسد و طول عمر آن‌ها افزایش می‌یابد.
