مبدأ حماية الجهد الزائد لتبديل مصادر الطاقة
تعتبر واقيات زيادة التيار مناسبة لحماية مصادر الطاقة ذات الجهد المنخفض 220/380 فولت وهي مكونات غير خطية. وفقًا لمعايير IEC، فإن واقيات التيار الزائد هي أجهزة تعمل بشكل أساسي على منع الجهد الزائد والتيار الزائد في الخطوط المرسلة. تلعب واقيات زيادة التيار دورًا وقائيًا، والشرط الأساسي هو أنها يجب أن تتحمل تيار البرق المتوقع الذي يمر عبرها، وتطفئ بشكل فعال تردد الطاقة المستمر للتيار المتولد بعد تدفق البرق من خلال مشبك الجهد الأقصى للزيادة، وتحد من دخول الجهد الزائد الفوري خط الطاقة وخط نقل الإشارة ضمن نطاق الجهد الذي يمكن للمعدات أو النظام تحمله، أو تفريغ تيار البرق القوي في الأرض، مما يحمي المعدات أو النظام المحمي من الأضرار الناجمة عن التأثير.
يختلف نوع وهيكل أدوات الحماية من زيادة التيار وفقًا للاستخدام المقصود منها، ولكن يجب تضمين عنصر واحد على الأقل لتحديد الجهد غير الخطي. تشمل واقيات التيار الشائعة MOV (مكثف أكسيد المعدن) وأنابيب تفريغ الغاز. يحتوي الطفرة على طاقة قوية ولا يمكن منعها. ولهذا السبب، فإن استراتيجية حماية المعدات الكهربائية الحساسة من أضرار الطفرة هي تحويل الطفرة من المعدات وتدفقها إلى الأرض.
يتكون جهاز الحماية من زيادة التيار MOV من ثلاثة أجزاء: مادة أكسيد معدنية في المنتصف، وهي متصلة بمصدر الطاقة والسلك الأرضي بواسطة اثنين من أشباه الموصلات. عند حدوث زيادة، يتم تنشيط MOV على الفور بزمن استجابة يبلغ 1-3 نانو ثانية. "V" في MOV هو مقاوم متغير. في لحظة الاستجابة، تنخفض مقاومة MOV من قيمتها القصوى إلى ما يقرب من صفر أوم، ويتدفق التيار الزائد إلى الأرض من خلال MOV. تستمر المعدات الكهربائية المحمية في العمل بجهد التشغيل العادي. تتمتع مكوناتها شبه الموصلة بخاصية تغيير المقاومة مع تغير الجهد. عندما يكون الجهد أقل من قيمة محددة، فإن حركة الإلكترونات في شبه الموصل تنتج مقاومة عالية. على العكس من ذلك، عندما يتجاوز الجهد هذه القيمة المحددة، ستتغير حركة الإلكترونات، وستنخفض مقاومة أشباه الموصلات بما يقارب الصفر أوم. الجهد الكهربي طبيعي، وجهاز الحماية من زيادة التيار MOV خامل على الجانب، مما لا يؤثر على خط الطاقة.
مؤشرات مميزات وعيوب أغلى واقي التيار MOV: (1) جهد التثبيت: يمثل قيمة الجهد الذي سيؤدي إلى توصيل MOV بالسلك الأرضي. كلما انخفض جهد التثبيت، كان أداء الحماية أفضل. (2) قدرة امتصاص/تبديد الطاقة: تمثل هذه القيمة الاسمية مقدار الطاقة التي يمكن أن يمتصها واقي التيار قبل أن يحترق، بالجول. كلما ارتفعت قيمته، كان أداء الحماية أفضل. (3) وقت الاستجابة: لن يتم قطع اتصال أجهزة الحماية من زيادة التيار على الفور، وسيكون هناك تأخير طفيف في استجابتها للزيادات المفاجئة.
جهاز آخر شائع للحماية من زيادة التيار هو أنبوب تفريغ الغاز. تتمتع أنابيب تفريغ الغاز هذه بنفس وظيفة MOVs، حيث تقوم بنقل التيار الزائد من السلك الحي إلى السلك الأرضي باستخدام غاز خامل كموصل بين السلكين. عندما يكون الجهد ضمن نطاق معين، فإن تركيبة الغاز تحدد أنه موصل رديء. إذا ارتفع الجهد وتجاوز هذا النطاق، فإن شدة التيار ستكون كافية لتأين الغاز، مما يجعل أنبوب تفريغ الغاز موصلًا جيدًا جدًا. وسوف يقوم بتوصيل التيار إلى الأرض حتى يعود الجهد إلى المستويات الطبيعية، ومن ثم يصبح موصلاً رديئًا مرة أخرى.
