قام كهربائي مرخص بتركيبه في اللوحة الرئيسية الخاصة بك، بجوار القواطع مباشرةً. بعد ستة أشهر، يضرب البرق محولًا كهربائيًا على بعد 200 متر أسفل الطريق - ليس قريبًا حتى من منشأتك. بحلول صباح اليوم التالي، أنت تحدق في تلفيات بقيمة 40,000 دولار أمريكي في وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs)., محركات التردد المتغيرة (VFDs), وأنظمة التحكم.
جهاز الحماية من زيادة التيار المثبت على اللوحة؟ لا يزال موجودًا هناك في اللوحة، ويبدو جيدًا تمامًا.
مثل مجوهرات لوحة باهظة الثمن.
كيف تعمل أجهزة الحماية من زيادة التيار المثبتة على اللوحة فعليًا (ولماذا لا يعمل معظمها)
إليك ما يحدث فعليًا داخل جهاز الحماية من زيادة التيار المثبت على اللوحة (SPD). التكنولوجيا الأساسية هي مقاوم متغير للأكسيد المعدني - MOV للاختصار. فكر في الأمر على أنه مفتاح حساس للجهد يعيش في حالة كمومية مثيرة للاهتمام.
عند جهد التشغيل العادي (120 فولت أو 240 فولت)، يكون للمقاوم المتغير للأكسيد المعدني مقاومة عالية للغاية - في الأساس دائرة مفتوحة. يتدفق التيار عبر القواطع إلى جهازك كما لو لم يكن هناك شيء. ولكن عندما يرتفع الجهد فوق عتبة معينة - عادةً ما تكون حوالي 400-600 فولت للأنظمة السكنية - يخضع المقاوم المتغير للأكسيد المعدني لانهيار عازل. تنخفض مقاومته من ملايين الأوم إلى ما يقرب من الصفر في حوالي نانو ثانية واحدة.
هذا أسرع من أن ترمش عينيك. أسرع من أن تقول “برق”. لقد أصبح المقاوم المتغير للأكسيد المعدني للتو مفتاحًا بقوة 10,000 أمبير، وقد أغلق للتو.
الآن إليك السؤال الذي لا يسأله أحد حتى فوات الأوان: إلى أين تذهب طاقة زيادة التيار هذه؟
ينشئ المقاوم المتغير للأكسيد المعدني مسارًا. ولكن مسارًا إلى أين؟ هذا هو سؤال التأريض الأرضي- وهو الفرق بين الحماية الفعلية ومجوهرات اللوحة باهظة الثمن.
تتصل معظم أجهزة الحماية من زيادة التيار المثبتة على اللوحة بثلاث نقاط: من السلك الحي إلى السلك المحايد، ومن السلك الحي إلى الأرض، ومن السلك المحايد إلى الأرض. عندما يتم تشغيل المقاوم المتغير للأكسيد المعدني، فإنه يحاول تحويل طاقة زيادة التيار هذه إلى مكان ما. إذا كان “مكان ما” هو مجرد قضيب التأريض الخاص بجهازك - نفس القضيب الذي يربط تأريض المقابس وإطارات المعدات - فقد تسببت في مشكلة، ولم تحل واحدة.
يجب أن تتبدد طاقة زيادة التيار هذه في الأرض. ليس في التأريض الأرضي لسلامة المعدات لنظام التأريض الخاص بك. ليس في أنابيب المياه الخاصة بك. في الأرض الفعلية - ما كان يتحدث عنه بنجامين فرانكلين عندما أطلق تلك الطائرة الورقية قبل 250 عامًا.
يمكن أن يحمل البرق 300,000 جول من الطاقة. جهاز الحماية من زيادة التيار المثبت على اللوحة الخاص بك بتقييم “20,000 جول”؟ هذه ليست قدرة امتصاص - هذا مسرح تسويقي. لا يمتص المقاوم المتغير للأكسيد المعدني زيادة التيار. بل يحولها. وإذا لم يكن هناك مكان تذهب إليه 300,000 جول إلا من خلال أسلاك منشأتك، ورفوف وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، ومحركات التردد المتغيرة؟ حسنًا، هذا يفسر فاتورة الإصلاح البالغة 40,000 دولار أمريكي.
برو-نصيحة: تخبرك تقييمات الجول متى سيفشل المقاوم المتغير للأكسيد المعدني، وليس مقدار الحماية التي لديك. تصنيف التيار البالغ 50,000 أمبير مهم أكثر بكثير من تصنيف الطاقة البالغ 20,000 جول. يجب أن يحول جهاز الحماية من زيادة التيار التيار إلى الأرض، وليس محاولة امتصاصه.
لماذا “التأريض” بدون “الأرض” هو مجرد مجوهرات لوحة باهظة الثمن
يتبادل الكهربائيون والمهندسون كلمة “تأريض” كما لو كان الجميع يعرفون ما تعنيه. إنهم لا يعرفون. وهذا التراخي اللغوي يكلف المنشآت عشرات الآلاف من الدولارات في المعدات التالفة كل عام.
هناك نوعان مختلفان تمامًا من التأريض في نظامك الكهربائي:
التأريض الآمن (تأريض المعدات): هذا هو قضيب التأريض في اللوحة الخاصة بك حيث تنتهي جميع موصلات تأريض المعدات الخاصة بك. مهمته هي توفير مسار لتيار العطل يعود إلى المصدر أثناء حدوث ماس كهربائي، مما يؤدي إلى تعثر القاطع قبل أن يصاب شخص ما بصدمة كهربائية. يربط إطارات المعدات وتأريض المقابس والحاويات المعدنية معًا. ضروري للسلامة الكهربائية. خاطئ تمامًا للحماية من زيادة التيار.
التأريض الأرضي: هذا هو اتصال بالأرض الفعلية - قضبان التأريض، وتأريض Ufer، وأقطاب التأريض المدفوعة في التربة. مهمته هي توفير بالوعة لا نهائية لطاقة زيادة التيار، وتبديد مئات الآلاف من الجول بشكل غير ضار في كتلة الكوكب. هذا ما كان يوضحه فرانكلين. هذا ما يوقف تلف البرق فعليًا.
عندما يتصل جهاز الحماية من زيادة التيار المثبت على اللوحة بقضيب تأريض المعدات بدلاً من مسار تأريض أرضي مخصص، فقد منحت زيادة التيار هذه طريقًا سريعًا مباشرة عبر نظامك الكهربائي. يتم تشغيل المقاوم المتغير للأكسيد المعدني. يتم تحويل زيادة التيار من الموصل الحي. ثم ينتقل عبر كل موصل متصل بقضيب تأريض المعدات هذا، بحثًا عن مسار إلى الأرض - عبر هيكل جهاز الكمبيوتر الخاص بك، وعبر مرحلة الإدخال لمحرك التردد المتغير الخاص بك، وعبر مصدر الطاقة لوحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) الخاصة بك.
إذا تم العثور على واقي شريط الطاقة هذا في أمتعتك، فستقوم السفن السياحية بمصادرته. إنهم يأخذون تهديدات الحريق على محمل الجد. لماذا؟ لأن المقاومات المتغيرة للأكسيد المعدني ذات الحجم الصغير التي تحاول التعامل مع طاقة زيادة التيار التي لا يمكنها تحويلها تخلق حرارة. حرارة كافية لإشعال الغلاف البلاستيكي. شريط طاقة بقيمة 25 دولارًا أمريكيًا مع أجزاء مقاومة متغيرة للأكسيد المعدني بقيمة 0.50 دولار أمريكي بالداخل ليس لديه كتلة حرارية للتعامل حتى مع طاقة زيادة التيار المتواضعة.
الآن قم بتوسيع نطاق ذلك. جهاز حماية من زيادة التيار مثبت على اللوحة مؤرض بشكل غير صحيح، ويحاول تحويل ضربة صاعقة قريبة عبر أسلاك منشأتك بدلاً من الأرض؟ هذه ليست حماية من زيادة التيار. هذا خطر حريق موزع.
برو-نصيحة: اطرح على الكهربائي الخاص بك سؤالاً بسيطًا واحدًا: “إلى أين يذهب سلك التأريض لجهاز الحماية من زيادة التيار هذا - إلى قضيب تأريض المعدات، أو مباشرة إلى أقطاب التأريض الأرضي؟” إذا قالوا “قضيب التأريض”، فلديك مجوهرات لوحة باهظة الثمن، وليست حماية من زيادة التيار.
النوع 1، النوع 2، النوع 3: لماذا يتفوق الموقع والاتصال الأرضي على تقييمات الجول
تصنف الصناعة أجهزة الحماية من زيادة التيار حسب مكان تركيبها، وليس عدد الجول التي تدعي أنها تتعامل معها. إن فهم هذا التصنيف يفسر سبب حصول معظم المنشآت على الحماية من زيادة التيار بشكل خاطئ.
النوع 1 SPDs من النوع 1 يتم تركيبه عند مدخل الخدمة - حيث تدخل طاقة المرافق إلى منشأتك، قبل فاصل التيار الرئيسي. يجب أن تتصل بأقطاب التأريض الأرضي بأقل من 10 أقدام من الموصل (سنتطرق إلى سبب أهمية هذا الرقم قريبًا). هؤلاء هم اللاعبون الكبار: يتم تصنيفهم عادةً من 50,000 إلى 200,000 أمبير. مهمتهم هي تثبيت زيادة التيار الهائلة من المصادر الخارجية - ضربات البرق، وتبديل المرافق، وأعطال المحولات - قبل أن تصل إلى أسلاك منشأتك.
النوع 2 SPDs من النوع 2 يتم تركيبه في لوحة التوزيع الرئيسية أو اللوحات الفرعية. إنها توفر طبقة ثانية من الحماية لزيادات التيار التي تتجاوز النوع 1، كما أنها تعالج زيادات التيار المتولدة داخل منشأتك (تبديل المحركات، وتوافقيات محرك التردد المتغير، وتبديل بنك المكثفات). معظم أجهزة الحماية من زيادة التيار المثبتة على اللوحة هي أجهزة من النوع 2.
النوع 3 SPDs من النوع 3 هي واقيات نقطة الاستخدام - شرائط الطاقة الخاصة بك، وواقيات زيادة التيار للمعدات الفردية، وواقيات الكابلات المحورية المضمنة. إليك المتطلب الحاسم الذي لا يعرفه أحد تقريبًا: يجب تركيب أجهزة النوع 3 على بعد أكثر من 30 قدمًا من طول الموصل من اللوحة الرئيسية.
انتظر، أكثر من 30 قدمًا؟ يبدو ذلك متخلفًا. ألا يجب أن تكون الحماية قريبة قدر الإمكان؟
لا. وإليك السبب:
أجهزة الحماية من زيادة التيار من النوع 3 صغيرة الحجم عن قصد. وهي مصممة للتعامل مع زيادات التيار الصغيرة والمحلية - التفريغ الساكن، والعابر التبديل الطفيف. إنها تستخدم مقاومات متغيرة للأكسيد المعدني صغيرة ذات كتلة حرارية محدودة. إذا قمت بتثبيت جهاز حماية من زيادة التيار من النوع 3 بالقرب من اللوحة - على سبيل المثال، على بعد 5 أقدام - وحدثت زيادة كبيرة قادمة من المرفق، فإن جهاز النوع 3 هذا يرى الضربة الكاملة قبل أن تتمكن مقاومة الموصل من الحد من التيار.
تتبخر تلك المقاومات المتغيرة للأكسيد المعدني الصغيرة. في بعض الأحيان بعنف. يسمي محققو الحرائق هذا “الهروب الحراري”. يسميها مديرو المرافق “تلك الرائحة المحترقة من الحائط”. في كلتا الحالتين، أنت لا تحمي المعدات - أنت تخلق خطر حريق.
يوفر الحد الأدنى البالغ 30 قدمًا مقاومة كهربائية تحد بشكل طبيعي من مقدار تيار زيادة التيار الذي يصل إلى جهاز النوع 3. إنه هامش أمان. يتعامل جهاز الحماية من زيادة التيار من النوع 1 أو النوع 2 عند مدخل الخدمة أو اللوحة مع الضربات الكبيرة. يتعامل جهاز النوع 3 مع الضوضاء المحلية.
ولكن إليك ما يحصل عليه الناس: شريط طاقة بقيمة 3 دولارات أمريكية مع أجزاء مقاومة متغيرة للأكسيد المعدني بقيمة خمسة سنتات يباع بسعر 25 دولارًا أمريكيًا إلى 80 دولارًا أمريكيًا. تصرخ الحملة التسويقية “20,000 جول!” أو “4,000 جول!” هذه أرقام مصممة لتجعلك تشعر بالحماية. ما لا يخبرونك به: تقيس تلك الجول النقطة التي يفشل فيها المقاوم المتغير للأكسيد المعدني، وليس ما يمكنه التعامل معه بأمان فعليًا.
يكلف جهاز الحماية من زيادة التيار المناسب من النوع 1 من 150 دولارًا أمريكيًا إلى 300 دولار أمريكي ويحمي منشأتك بأكملها - غسالة الأطباق، والتدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)، ووحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، وأجهزة الكمبيوتر، وأجراس الأبواب، وكل شيء. هذا حوالي 1 دولار أمريكي لكل جهاز محمي لمنشأة نموذجية. لا يحمي شريط الطاقة البالغ 80 دولارًا أمريكيًا أي شيء إذا تم تركيبه بشكل خاطئ، ويشتعل فيه الحريق إذا تم تحميله بشكل زائد، ويحقق لشخص ما هامش ربح صحي للغاية.
هذا هو فخ الجول- التركيز على المواصفات التي لا تهم مع تجاهل متطلبات التثبيت التي تهم.
برو-نصيحة: سيدوم جهاز الحماية من زيادة التيار من النوع 1 أو النوع 2 المصنف بـ 50,000 أمبير عشرات الضربات الصاعقة وسيظل يعمل لعقود. قد لا ينجو شريط طاقة “20,000 جول” من النوع 3 من أول زيادة حقيقية له. يتفوق تصنيف الأمبير على تصنيف الجول في كل مرة.
قاعدة 10 أقدام: لماذا يهم طول سلك التأريض الخاص بك أكثر من مقياس السلك
ربما تكون قد رأيت تعليمات التثبيت: “قم بتوصيل جهاز الحماية من زيادة التيار بنظام التأريض.” بسيط، أليس كذلك؟ قم بتشغيل سلك نحاسي 6 AWG من جهاز الحماية من زيادة التيار إلى أقرب قضيب تأريض. ضع علامة في المربع، وانتقل إلى الخطوة التالية.
خطأ. هذا التثبيت حول جهاز الحماية من زيادة التيار بقيمة 200 دولار أمريكي إلى مجوهرات لوحة.
المشكلة هي المعاوقة. ليست المقاومة - المعاوقة. إنها مرتبطة، لكنها ليست الشيء نفسه، والفرق مهم للغاية عندما تحاول تحويل الحافة الأمامية لضربة صاعقة ترتفع في ميكرو ثانية.
المقاومة هي ما تقيسه بجهاز القياس المتعدد: معارضة تدفق التيار المستمر. يحتوي السلك النحاسي 6 AWG على حوالي 0.4 أوم لكل ألف قدم. من جهاز الحماية من زيادة التيار إلى قضيب التأريض؟ ربما 8 أقدام؟ هذا 0.003 أوم. ضئيل، أليس كذلك؟
المعاوقة تعتمد على التردد. إنها المقاومة بالإضافة إلى المفاعلة - معارضة التيار المتغير. زيادة التيار من البرق ليست تيارًا مستمرًا. إنها نبضة سريعة الارتفاع مع محتوى تردد يمتد إلى نطاق الميجاهرتز. عند هذه الترددات، حتى السلك المستقيم يعمل كمحث. كلما كان السلك أطول، زادت الحث. كلما زادت الحث، زادت المعاوقة.
يضيف كل قدم من الموصل ما يقرب من 300 إلى 400 نانو هنري من الحث. أثناء زيادة سريعة الارتفاع، يخلق هذا الحث انخفاضًا في الجهد. الصيغة: V = L × (di/dt). عندما يتغير التيار بمعدل 10,000 أمبير لكل ميكرو ثانية - وهو أمر غير معتاد بالنسبة للبرق القريب - فإن كل نانو هنري من الحث يخلق جهدًا.
إليك الرياضيات:
8 أقدام من 6 AWG ≈ 3,000 نانو هنري من الحث
ارتفاع زيادة التيار: 10 كيلو أمبير/ميكرو ثانية = 10,000,000,000 أمبير/ثانية
الجهد عبر السلك: V = 3,000 × 10^-9 H × 10^10 A/s = 30,000 فولت-9 قام جهاز الحماية من زيادة التيار الخاص بك بتثبيت زيادة التيار عند 600 فولت. ولكن يوجد الآن 30,000 فولت عبر موصل التأريض بسبب معاوقته. أين يظهر هذا الجهد؟ عبر جهازك المتصل بالطرف الآخر.10 قاعدة 10 أقدام
: يجب أن يكون اتصال جهاز الحماية من زيادة التيار الخاص بك بالتأريض الأرضي أقل من 10 أقدام، وكل تفاصيل هذا المسار مهمة.
هذا هو ما الذي يقتل قاعدة 10 أقدام:الانحناءات الحادة.
يضيف كل انحناء بزاوية 90 درجة في موصل التأريض حثًا. لا يمكن للمجال المغناطيسي أن يتبع الانحناء، ويخلق جهدًا معاكسًا. قم بتوجيه سلك التأريض الخاص بك في منحنيات لطيفة إذا كان يجب عليك ثنيه. والأفضل من ذلك: قم بتشغيله بشكل مستقيم.
مجرى معدني. Every 90-degree bend in the grounding conductor adds inductance. The magnetic field can’t follow the bend, creates opposing voltage. Route your ground wire in gentle curves if you must bend it. Better yet: run it straight.
Metallic conduit. إن تمرير موصل التأريض داخل قناة معدنية أو EMT يضيف محاثة القناة على التوالي. إنه مثل لف سلك التأريض الخاص بك في ملف حثي. لا تقم أبدًا بتمرير موصلات تأريض SPD في قناة معدنية - استخدم البلاستيك إذا كانت الحماية مطلوبة، أو قم بتمريرها مكشوفة حيث يسمح القانون بذلك.
التوجيه مع الموصلات الأخرى. يجب ألا يمر سلك التأريض SPD الخاص بك في نفس مسار موصلات الطاقة. تعني المحاثة المتبادلة أن زيادة التيار في موصل واحد ستؤدي إلى تحريض الجهد في الموصلات القريبة. افصل تأريض SPD بمسافة لا تقل عن 12 بوصة عن الأسلاك الأخرى.
اتصال أرضي خاطئ. الصعود فوق جدار الأساس، ثم النزول إلى قضبان التأريض؟ لقد أضفت للتو 8 أقدام إضافية من الموصل وانحناءين حادين. قم بالتوجيه عبر الأساس إذا أمكن، أو مر مباشرة عبر الأرضية.
أنت تريد مسارًا بأقل مقاومة إلى أقطاب التأريض الأرضي. ليس إلى قضيب التأريض الخاص بالمعدات. ليس إلى أنابيب المياه (هذا انتهاك للقانون في التركيبات الحديثة على أي حال). ليس إلى أقرب نقطة ربط مناسبة. إلى قضبان التأريض الأرضي الفعلية أو أسس Ufer، من الناحية المثالية نفس نظام قطب التأريض المرتبط بمدخل الخدمة الخاص بك.
برو-نصيحة: كل قدم من موصل التأريض يزيد عن 10 أقدام، وكل انحناء حاد بزاوية 90 درجة، وكل قدم داخل قناة معدنية - يضيف كل منها مقاومة تقلل من فعالية الحماية بنسبة تقدر بـ 10-15٪. سلك تأريض بطول 20 قدمًا مع ثلاثة انحناءات حادة و 10 أقدام من القناة؟ لقد فقدت أكثر من نصف فعالية SPD الخاص بك.
هناك نقطة أخرى حاسمة: التأريض الأرضي أحادي النقطة. يجب أن تتصل جميع SPDs الخاصة بك - على الطاقة والكابل المحوري والهاتف وخطوط البيانات - بنفس نظام التأريض الأرضي. إذا قام SPD الخاص بالطاقة بتفريغ زيادة في قضيب التأريض A، وكان SPD الخاص بالكابل المحوري يشير إلى قضيب التأريض B على بعد 30 قدمًا، فقد أنشأت للتو هوائيًا بطول 30 قدمًا متصلًا مباشرة بمعداتك. أثناء زيادة التيار، يمكن أن يختلف هذان التأريض بمقدار آلاف الفولتات.
اربط كل شيء بتأريض أرضي أحادي النقطة. هذا ما أظهره فرانكلين. هذا ما زال يعمل.
كيفية حماية منشأتك فعليًا: طريقة الخطوات الأربع
لا يمكنك تعديل الحماية بعد حدوث الضرر. إليك الطريقة التي تعمل بالفعل، والتي تم توثيقها على مدار 100 عام من هندسة الحماية من الصواعق.
الخطوة 1: قم بتثبيت SPD من النوع 1 أو النوع 2 عند مدخل الخدمة
يتم تثبيت خط الدفاع الأول الخاص بك حيث تدخل طاقة المرافق - قبل قاطع التيار الرئيسي، أو في لوحة التوزيع الرئيسية. هذا غير قابل للتفاوض إذا كان لديك معدات تستحق الحماية.
الحد الأدنى للتصنيف: 50000 أمبير. لماذا 50 كيلو أمبير عندما قد تكون الصواعق “فقط” 20000 أمبير؟ ثلاثة أسباب. أولاً، هذا الرقم 20 كيلو أمبير هو ضربة نموذجية - وليست ضربة في أسوأ الحالات. ثانيًا، أنت تريد مساحة رأسية؛ سيؤدي SPD الذي يعمل بحدود تصنيفه إلى التدهور بشكل أسرع. ثالثًا، يحتوي جهاز 50 كيلو أمبير عادةً على MOVs أكبر بكتلة حرارية أفضل، مما يعني أنه ينجو من المزيد من أحداث زيادة التيار قبل الحاجة إلى الاستبدال.
واقع التكلفة: يعمل SPD عالي الجودة من النوع 1 أو النوع 2 بقدرة 50 كيلو أمبير من 150 دولارًا إلى 300 دولار. بالنسبة لمنشأة بها 200 مقبس و 30 محركًا وأنظمة تحكم متنوعة وتدفئة وتهوية وتكييف وإضاءة وإلكترونيات؟ هذه حماية لما يقرب من دولار واحد لكل جهاز محمي. تكلفة استبدال PLC واحد أكثر من تكلفة SPD.
إذا كان أي جهاز في منشأتك يحتاج إلى حماية من زيادة التيار - وإذا كان لديك أجهزة كمبيوتر أو وحدات تحكم أو VFDs أو أي شيء به معالج دقيق، فإنه يحتاج إلى حماية - فإن كل شيء يحتاج إلى حماية. لا تهتم زيادة التيار بمسار الدائرة الذي تسلكه. تجد التأريض الأرضي من خلال أي شيء متاح. تأكد من أن “ما هو متاح” هو اتصال التأريض المخصص لـ SPD، وليس معداتك.
الخطوة 2: إنشاء مسار تأريض أرضي مخصص (<10 أقدام)
هذا هو المكان الذي تفشل فيه 90٪ من التركيبات. يأتي SPD مع عروة أرضية. يقوم المثبت بتوصيله بـ ... قضيب التأريض الخاص بالمعدات. انتهت المهمة، أليس كذلك؟
لا. لقد قمت للتو بتثبيت مجوهرات لوحة باهظة الثمن ستفشل عندما يهم الأمر.
يجب أن يمتد موصل التأريض الخاص بـ SPD مباشرة إلى أقطاب التأريض الأرضي بأقل من 10 أقدام من الموصل. ليس 15 قدمًا. ليس 12 قدمًا. أقل من 10. وهذه الأقدام مهمة:
قم بتشغيل الموصل بدون انحناءات حادة - منحنيات لطيفة فقط، أو مستقيمة إذا أمكن. تضيف كل زاوية قائمة بزاوية 90 درجة محاثة لا يمكنك تحملها خلال وقت الارتفاع على نطاق النانو ثانية للحافة الأمامية لزيادة التيار الناتجة عن الصواعق.
لا توجد قناة معدنية - محاثة القناة تهزم الغرض. استخدم قناة بلاستيكية إذا كانت الحماية الميكانيكية مطلوبة، أو قم بتشغيل الموصل مكشوفًا حيث يسمح القانون بذلك.
افصل عن الأسلاك الأخرى - حافظ على خلوص لا يقل عن 12 بوصة من موصلات الطاقة. أنت تحاول تقليل المحاثة المتبادلة التي تربط طاقة زيادة التيار مرة أخرى بنظامك.
تأريض أرضي أحادي النقطة - يجب أن تشير جميع SPDs (الطاقة والكابل المحوري والهاتف والبيانات) إلى نفس نظام قطب التأريض. يؤدي إنشاء نقاط تأريض أرضية متعددة تفصل بينها مسافة إلى تحويل منشأتك إلى هوائي صواعق.
قد يتطلب المسار الصحيح الحفر عبر جدار الأساس، أو التثبيت من خلال فتحة في الأرضية، أو التوجيه أسفل أرضية القبو. إنه ليس مناسبًا. إنه ضروري. الفرق بين “المريح” و “الفعال” يمكن قياسه بآلاف الدولارات من الأضرار التي تلحق بالمعدات.
الخطوة 3: حماية الخدمات الواردة الأخرى
الطاقة ليست المسار الوحيد لطاقة زيادة التيار. كل موصل يدخل منشأتك من الخارج هو نقطة دخول محتملة لزيادة التيار.
يحتاج الكابل المحوري (الإنترنت، الأقمار الصناعية، تلفزيون الكابل) إلى SPD مصنف للكابل المحوري. يمكن أن تدخل زيادة التيار عبر الدرع، وتتجاوز معداتك، وتخرج عبر تأريض الطاقة - مما يخلق جهدًا شائعًا يدمر الإلكترونيات.
تحتاج خطوط الهاتف إلى SPDs مصنفة للاتصالات. على الرغم من أن “الخطوط الأرضية قد ماتت”، إلا أن العديد من المرافق لا تزال لديها خدمة هاتف تناظرية أو أجهزة اتصال إنذار الحريق أو خطوط الطوارئ الخاصة بالمصاعد التي تعمل على أزواج نحاسية. يمكن أن تؤدي الصواعق إلى تحريض الجهد على هذه الأزواج.
تحتاج خطوط بيانات الشبكة - إذا كان لديك شبكة Ethernet خارجية أو كاميرات أمنية على الأجزاء الخارجية من المبنى أو أي كابل شبكة يمتد بين المباني - إلى SPDs مصنفة للبيانات. تؤدي الضربة على الأرض بالقرب من كابل خارجي إلى تحريض الجهد على الأزواج الملتوية.
إليك الشرط غير القابل للتفاوض: يجب أن يرتبط كل SPD على كل خدمة واردة بنفس نقطة التأريض الأرضي. هذا هو التأريض أحادي النقطة من الخطوة 2. إذا قام SPD الخاص بالطاقة بتفريغ زيادة في التأريض الأرضي A، وكان SPD الخاص بالكابل المحوري يشير إلى التأريض الأرضي B على بعد 40 قدمًا، فقد أنشأت للتو 40 قدمًا من فرق الجهد متصلة مباشرة بين مصدر طاقة جهاز الكمبيوتر الخاص بك وواجهة الشبكة الخاصة به.
تجد زيادة التيار مسارات معادلة. عادة من خلال الأجزاء الداخلية لمعداتك. المعدات أرخص في الاستبدال من أي شيء كانت تتحكم فيه أو تخزنه.
الخطوة 4: احتفظ بواقيات نقطة الاستخدام من النوع 3 على بعد أكثر من 30 قدمًا
إذا كنت تستخدم واقيات زيادة التيار للمعدات الفردية - شرائط الطاقة وواقيات الكابل المحوري المضمنة ووحدات UPS - فهي أجهزة من النوع 3. يتم تثبيتها في نقطة الاستخدام، ويجب أن تكون على بعد أكثر من 30 قدمًا من مسافة الموصل من اللوحة الرئيسية.
لماذا؟ لأن SPDs من النوع 3 تستخدم MOVs صغيرة الحجم مصممة لل transient المحلية، وليس لزيادات التيار على نطاق المرافق. إذا كان شريط الطاقة على بعد 5 أقدام من اللوحة عند حدوث صاعقة، فإنه يرى تيار زيادة التيار الكامل قبل أن تتمكن مقاومة الموصل من تحديده. تتبخر MOVs. أفضل سيناريو: يتوقف الشريط عن العمل. أسوأ سيناريو: يؤدي الهروب الحراري إلى نشوب حريق.
قاعدة 30 قدمًا ليست تعسفية. إنها مقاومة كهربائية تعمل كمحدد للتيار. عند 300-400 نانو هنري لكل قدم، توفر 30 قدمًا ما يقرب من 10 ميكرو هنري - وهي محاثة سلسلة كافية للحد بشكل كبير من معدل ارتفاع تيار زيادة التيار بحلول الوقت الذي يصل فيه إلى جهاز نقطة الاستخدام.
يفسر هذا شيئًا يجده المثبتون غير بديهي: إن SPD من النوع 1 أو النوع 2 في مدخل الخدمة الخاص بك لا يحمي منشأتك من زيادات التيار الخارجية فحسب. كما أنه يحمي منشأتك من أجهزة النوع 3 الموجودة بالداخل. تعتبر واقيات نقطة الاستخدام صغيرة الحجم هذه من المخاطر المحتملة للحريق إذا كانت في غير مكانها. يقوم SPD الخاص بمدخل الخدمة بتثبيت زيادة التيار قبل أن يتمكن من الوصول إليها وتدميرها.
أنت لا تنشئ حماية زائدة عن الحاجة عند تثبيت كليهما. أنت تنشئ نظام حماية منسق حيث يقوم كل مكون بعمله في موقعه المناسب.
برو-نصيحة: بعد تثبيت SPD من النوع 1 أو النوع 2 بشكل صحيح على الأرض، تعمل شرائط التوصيل وواقيات المعدات من النوع 3 في منشأتك بشكل صحيح - فهي تتعامل مع transient المحلية بينما يتعامل SPD الخاص بمدخل الخدمة مع زيادات التيار الكبيرة. بدون النوع 1/2 المؤرض بشكل صحيح، فإن أجهزة النوع 3 الخاصة بك هي مجرد مخاطر حريق باهظة الثمن تنتظر زيادة التيار الخاطئة.
الخلاصة: التأريض الأرضي ليس اختياريًا
تعمل واقيات زيادة التيار المثبتة على اللوحة - عندما تكون متصلة بشكل صحيح. تقنية MOV سليمة. الهندسة مجربة. ما يفشل هو التثبيت.
أنت تعرف الآن الفرق بين مجوهرات اللوحة والحماية الفعلية: سؤال التأريض الأرضي مهم. يحمي التأريض السلامة الأشخاص أثناء الأعطال. يحمي التأريض الأرضي المعدات أثناء زيادات التيار. قم بتوصيل SPD الخاص بك بالخطأ، وستكون قد حلت المشكلة الخاطئة.
أنت تعرف سبب تحديد الموقع للفعالية: يتم تثبيت SPDs من النوع 1 والنوع 2 عند مدخل الخدمة أو اللوحة الرئيسية مع اتصال تأريض أرضي مباشر. يتم تثبيت أجهزة النوع 3 على بعد أكثر من 30 قدمًا في نقطة الاستخدام. قم بانتهاك قواعد التنسيب هذه، وستنشئ مخاطر حريق بدلاً من الحماية.
أنت تعرف سبب إفشال توجيه الموصل لمعظم التركيبات: ما الذي يقتل قاعدة 10 أقدام: ليس اقتراحًا. كل قدم يزيد عن 10، وكل انحناء حاد، وكل بوصة من القناة المعدنية تضيف مقاومة ترسل جهد زيادة التيار إلى معداتك بدلاً من الأرض.
قبل تثبيت SPD آخر مثبت على اللوحة - أو إذا كان لديك بالفعل واحد مثبت - اطرح هذه الأسئلة:
أين ينتهي موصل التأريض الخاص بـ SPD؟ إذا كانت الإجابة هي “قضيب التأريض الخاص بالمعدات”، فلديك مجوهرات لوحة.
ما هو طول مسار موصل التأريض إلى أقطاب التأريض الأرضي الفعلية؟ إذا كانت الإجابة أكثر من 10 أقدام، فإن فعالية SPD الخاص بك تنخفض مع كل قدم إضافي.
هل جميع الخدمات الواردة (الطاقة والكابل المحوري والهاتف والبيانات) محمية بواسطة SPDs مرتبطة بنفس التأريض الأرضي أحادي النقطة؟ إذا لم يكن الأمر كذلك، فقد أنشأت مسارات فرق الجهد من خلال معداتك.
اكتشف بنجامين فرانكلين التأريض الأرضي بطائرة ورقية ومفتاح وزجاجة ليدن قبل 250 عامًا. لدينا مقاومات متغيرة من أكسيد المعادن ومقاييس الذبذبات وعقود من معايير IEEE.
ليس لدينا عذر لارتكاب هذا الخطأ. أصلح مشكلة التأريض الأرضي، وسيتوقف SPD المثبت على اللوحة عن كونه مجوهرات باهظة الثمن ويبدأ في أن يكون حماية فعلية.
التقنية دقة ملاحظة
المعايير المصادر المشار إليها:
- IEEE C62.41 (الممارسة الموصى بها من IEEE بشأن فولتية زيادة التيار في دوائر طاقة التيار المتردد ذات الجهد المنخفض)
- IEEE C62.11 (معيار IEEE لموانع زيادة التيار بأكسيد المعادن لدوائر طاقة التيار المتردد)
- NEC المادة 285 (أجهزة الحماية من زيادة التيار، 1000 فولت أو أقل)
- IEC 61643-11 (أجهزة الحماية من زيادة التيار ذات الجهد المنخفض)
- IEEE C62.45 (الممارسة الموصى بها من IEEE بشأن اختبار زيادة التيار للمعدات)
توقيت البيان: جميع المواصفات الفنية ومتطلبات التثبيت والمراجع القياسية دقيقة اعتبارًا من نوفمبر 2025. تقنية MOV وتصنيفات النوع 1/2/3 ومتطلبات التأريض الأرضي هي ممارسات هندسية راسخة موثقة في معايير IEEE و NEC.
