الأخبار

تشرح هذه المقالة الاختلافات بين أجهزة الحماية من زيادة التيار المتردد (AC) وأجهزة الحماية من زيادة التيار المستمر (DC)، وتغطي مبادئ تشغيلها وتطبيقاتها وقدرتها على التعامل مع الجهد الكهربائي واعتبارات الاختيار.

سيكتسب القراء فهمًا لكيفية عمل أجهزة الحماية من ارتفاع التيار المتردد والتيار المستمر، ولماذا لا يمكن استبدال أحدهما بالآخر، وكيفية اختيار جهاز الحماية المناسب لكل نظام. كما يسلط المحتوى الضوء على الاختلافات في كبح ارتفاع التيار، والاستجابة، وميزات السلامة.

الوجبات السريعة الرئيسية

• تتعامل أجهزة الحماية من الصواعق للتيار المتردد مع ارتفاعات الجهد في أنظمة التيار المتردد، بينما تتعامل أجهزة الحماية من الصواعق للتيار المستمر مع الارتفاعات المفاجئة في الأنظمة ذات اتجاه الجهد الثابت.
• يختلف الهيكل الداخلي لأجهزة الحماية من الصواعق AC و DC ليتناسب مع أشكال موجات الجهد وسلوك القوس الكهربائي الخاص بكل منهما.
• تستجيب أجهزة الحماية من الصواعق للتيار المستمر بشكل أسرع للارتفاعات القصيرة المدة وعالية السعة، وعادة ما يكون لها تصنيفات جهد أعلى.
• يتطلب الاختيار مراعاة جهد النظام والقطبية وموقع التركيب والتنسيق مع أجهزة الحماية.
• قد يؤدي استخدام أجهزة الحماية من الصواعق للتيار المتردد في أنظمة التيار المستمر أو أجهزة الحماية من الصواعق للتيار المستمر في أنظمة التيار المتردد إلى حدوث عطل أو عدم كفاية الحماية.

ما هو جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD)؟

يحمي جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) المعدات الكهربائية من ارتفاعات الجهد العابرة، مثل الصواعق أو ارتفاعات الجهد الناتجة عن عمليات التبديل، وذلك بتحويل الطاقة الزائدة إلى الأرض. ويؤدي هذا إلى خفض الجهد إلى مستويات يمكن للمعدات تحملها، مما يقلل من خطر التلف.

 

أجهزة الحماية من الصواعق للتيار المتردد والتيار المستمر: المبادئ الأساسية والتشغيل

تعمل أجهزة الحماية من زيادة الجهد العابر على تقليل الجهد الزائد العابر وتحويل الطاقة الزائدة بعيدًا عن الأجهزة الحساسة. وتختلف أنظمة التيار المتردد والتيار المستمر في سلوك الجهد، مما يحدد كيفية استجابة أجهزة الحماية من زيادة الجهد والمكونات المستخدمة.

التيار المتردد SPD

تُدير أجهزة الحماية من ارتفاعات الجهد في أنظمة التيار المتردد، لحماية المعدات الصناعية والسكنية على حد سواء. تشمل مكوناتها الرئيسية المقاومات المتغيرة لأكسيد المعادن (MOV) وأنابيب التفريغ الغازي (GDT)، التي تستجيب لارتفاعات الجهد عن طريق خفض المعاوقة وتوجيه الجهد الزائد إلى الأرض. هذا يمنع تعطل المعدات أو فقدان البيانات أو توقف الأنظمة الكهربائية المتصلة بشبكة التيار المتردد.

العاصمة SPD

تتحكم أجهزة الحماية من زيادة الجهد للتيار المستمر في الجهد الزائد في الأنظمة ذات التيار أحادي الاتجاه، مثل الألواح الشمسية، ومصادر طاقة الاتصالات، وأنظمة التخزين، وشواحن المركبات الكهربائية. وتتعامل أجهزة مقاومة التيار المتردد (MOVs) أو أجهزة الحماية من زيادة التيار (GDTs) مع الارتفاعات المفاجئة في التيار على طول خطوط التيار المستمر، وتحمي العواكس والبطاريات والمكونات الحساسة الأخرى. غالبًا ما تتطلب أجهزة الحماية من زيادة الجهد للتيار المستمر تصنيفات جهد أعلى واستجابة أسرع نظرًا لارتفاعات الجهد القصيرة والشديدة الشائعة في هذه الأنظمة.

الاختلافات الرئيسية بين أجهزة الحماية من الصواعق التي تعمل بالتيار المتردد والتيار المستمر

1. شكل موجة الجهد والبنية الداخلية

يتذبذب جهد التيار المتردد على شكل موجة جيبية، بينما يحافظ التيار المستمر على اتجاه ثابت. تتعامل مكونات الحماية من زيادة التيار المتردد مع كل من الارتفاعات الموجبة والسالبة. أما الحماية من زيادة التيار المستمر فتتعامل مع جهد ثابت في اتجاه واحد، مما يؤثر على مواصفات MOV وGDT.

2. قمع القوس

في دوائر التيار المتردد، يعبر التيار الصفر في كل دورة، مما يساعد على إخماد الشرارات الكهربائية بشكل طبيعي. أما أنظمة التيار المستمر فتفتقر إلى هذه الخاصية، لذا فإن أجهزة الحماية من الصواعق في التيار المستمر تتميز بتحكم داخلي أكثر صرامة في الشرارات الكهربائية لمنع حدوث الأعطال.

3. خصائص الاستجابة والاندفاع

تتميز ارتفاعات التيار المستمر عادةً بقصر مدتها، وسعة عالية، وموجات سريعة. أما ارتفاعات التيار المتردد فترتبط بتغيرات تردد الشبكة. وتستجيب أجهزة الحماية من ارتفاع التيار المستمر بشكل أسرع وتتحمل ذروات جهد أعلى.

4. التطبيق وتصنيف الجهد

تُستخدم أجهزة الحماية من زيادة التيار المتردد في توزيع الطاقة، والأحمال الصناعية التي تعمل بالتيار المتردد، والكهرباء المنزلية. أما أجهزة الحماية من زيادة التيار المستمر فتُستخدم في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، وأنظمة الطاقة غير المنقطعة (UPS)، وأنظمة الطاقة المستمرة، وشبكات الاتصالات، ومحطات شحن المركبات الكهربائية. وتتميز أجهزة الحماية من زيادة التيار المستمر عمومًا بتصنيفات جهد أعلى لتتوافق مع النظام.

ميزة التقنية	واقي التيار المتردد من زيادة التيار (SPD)	واقي التيار المستمر (SPD)	تأثير شركات الهندسة والمشتريات والإنشاءات / الموزعين
الموجي الحالي	جيبي (يغير الاتجاه)	خطي (اتجاه ثابت)	الاختيار: الاختيار الخاطئ يؤدي إلى تعطل الجهاز فوراً.
إطفاء القوس الكهربائي	يستخدم "نقطة الصفر" لإيقاف الأقواس.	يتطلب ذلك دروعًا داخلية متخصصة مضادة للقوس الكهربائي.	السلامة: تشكل وحدات التيار المتردد في أنظمة التيار المستمر خطرًا كبيرًا للحريق لأنها لا تستطيع إيقاف أقواس التيار المستمر.
المعايير الأساسية	IEC 61643-11 / UL 1449	IEC 61643-31 / EN 50539-11	الامتثال: أمر بالغ الأهمية لاجتياز عمليات التفتيش على المشاريع وعمليات التدقيق التأميني.
حساسية القطبية	غير مستقطب (L / N / PE)	مستقطب (+ / – / PE)	التركيب: يؤدي توصيل الأسلاك بشكل خاطئ بالتيار المستمر إلى تلف الوحدة؛ أما التيار المتردد فهو أكثر مرونة.
حالة الاستخدام المشترك	شبكات المباني الرئيسية، أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الصناعية، المضخات.	الطاقة الشمسية الكهروضوئية، شواحن السيارات الكهربائية، أنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات، الاتصالات.	نطاق المشروع: يساعد في تحديد قائمة المواد (BOM) بناءً على مصدر الطاقة.
سرعة الاستجابة	المعيار (بالميكروثانية)	فائق السرعة (نانو ثانية)	الموثوقية: الإلكترونيات التي تعمل بالتيار المستمر (مثل العاكسات) أكثر حساسية وتتطلب تثبيتًا أسرع.

أنواع ومعايير SPD

أجهزة الحماية من الطفرة تختلف هذه الأنواع باختلاف نوع النظام وموقعه في الشبكة. يساعد فهم هذه الأنواع على تنسيق الحماية ويضمن قدرة الأجهزة على التعامل مع مستويات الطاقة المتوقعة. تتبع أجهزة الحماية من الصواعق (SPDs) للتيار المتردد والتيار المستمر معايير وتصنيفات مختلفة لتتوافق مع خصائص النظام وسلوك الجهد الكهربائي الخاص بكل منهما.

أنواع AC SPD

وفقًا لمعايير اللجنة الكهروتقنية الدولية:

• تتعامل أجهزة الحماية من الصواعق من النوع 1 مع الصواعق الخارجية عالية الطاقة عند مدخل الطاقة، مما يحمي النظام من أحداث الارتفاع المفاجئ للتيار الكهربائي.
• تعمل أجهزة الحماية من النوع الثاني (SPDs) على إدارة ارتفاعات التبديل في لوحات التوزيع، مما يقلل الضغط على المعدات في اتجاه التيار.
• تقوم أجهزة الحماية من الصواعق من النوع 3 بتصفية الارتفاعات الصغيرة المتبقية بالقرب من الأجهزة الحساسة، مما يوفر حماية المرحلة النهائية للإلكترونيات والأجهزة.

أنواع DC SPD

تشمل أجهزة الحماية من زيادة التيار المستمر في تطبيقات الطاقة الشمسية ما يلي:

• أجهزة الحماية من الصواعق من النوع الأول للتيار المستمر مثبتة على خطوط التيار المستمر الرئيسية لإدارة الارتفاعات المفاجئة في الطاقة من المصادر الخارجية.
• أجهزة الحماية من الصواعق من النوع 2 DC الموجودة في صناديق تجميع الخلايا الكهروضوئية أو مداخل العاكس للتحكم في الصواعق الناتجة عن التبديل أو تفاعلات المصفوفة.
• وحدات من النوع 1+2 المدمجة التي تعالج كلاً من أحداث الطاقة العالية والارتفاعات المتبقية الأصغر، مما يوفر حماية متعددة الطبقات في شبكات التيار المستمر.

المعايير

تلتزم أجهزة الحماية من الصواعق للتيار المتردد بمعايير IEC 61643-11 أو UL 1449، مما يضمن أداءً متسقًا وسلامةً في أنظمة التيار المتردد. أما أجهزة الحماية من الصواعق للتيار المستمر لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية فتتوافق مع معيار IEC 61643-31 أو إرشادات UL ذات الصلة، مما يعكس المتطلبات الفريدة لأنظمة الجهد أحادي الاتجاه.

اختيار معالج بيانات النظام بناءً على احتياجات النظام

1. الجهد والقطبية

تأكد من أن تصنيف الجهد المستمر لجهاز الحماية من الصواعق يتجاوز جهد تشغيل النظام في كل من أنظمة التيار المتردد والتيار المستمر. هذا يضمن قدرة الجهاز على العمل في ظروف التشغيل العادية دون انقطاع أو تدهور في الأداء. ضع في اعتبارك أقصى تقلبات الجهد المحتملة، وتأكد من قدرة جهاز الحماية من الصواعق على تحمل الارتفاعات المفاجئة في الجهد دون المساس بحماية الجهاز.

2. موقع التركيب والتنسيق

ضع أجهزة الحماية من ارتفاع الجهد (SPDs) عند مداخل الطاقة ولوحات التوزيع ونقاط النهاية لتوفير حماية متعددة الطبقات. يؤثر الموقع على مدى فعالية الجهاز في تقليل ارتفاعات الجهد قبل وصولها إلى المعدات الحساسة. يساعد تنسيق وضع أجهزة الحماية من ارتفاع الجهد عبر الشبكة على إدارة طاقة الارتفاع المفاجئ للتيار ويمنع التداخل أو وجود ثغرات في الحماية.

3. التنسيق مع حماية الدائرة

ينبغي أن تعمل أجهزة الحماية من زيادة التيار بالتنسيق مع الأجهزة المتصلة بها، مثل قواطع الدائرة أو الصمامات، لضمان عزل آمن في حال تعطل أحدها. ويمنع التنسيق السليم تلف كل من جهاز الحماية من زيادة التيار والمعدات المتصلة به، كما يساعد في الحفاظ على استقرار النظام بتجنب حالات الفصل غير الضرورية مع إدارة الارتفاعات المفاجئة في التيار في الوقت نفسه.

سوء الفهم المشترك

هل يمكن استخدام أجهزة الحماية من الصواعق للتيار المتردد والتيار المستمر بشكل متبادل؟

لا، قد لا تتمكن أجهزة الحماية من الصواعق للتيار المتردد من إخماد الأقواس الكهربائية بشكل صحيح في أنظمة التيار المستمر، كما أن أجهزة الحماية من الصواعق للتيار المستمر لا تستطيع التحكم بفعالية في الارتفاعات الموجبة والسالبة في أنظمة التيار المتردد. استخدام النوع الخاطئ قد يؤدي إلى تلف الجهاز أو عدم كفاية الحماية.

هل يُعدّ توافق الجهد العامل الوحيد الذي يجب مراعاته؟

لا، لا يضمن تصنيف الجهد وحده الحماية. تؤثر طاقة التيار المفاجئ وسرعة الاستجابة والتصميم الداخلي جميعها على الأداء. يتطلب اختيار جهاز الحماية من التيار المفاجئ تقييم هذه العوامل لضمان قدرته على التعامل مع الظروف الخاصة بالنظام.

خاتمة

تختلف أجهزة الحماية من الصواعق للتيار المتردد والتيار المستمر في مبادئ التشغيل، وقدرة تحمل الصواعق، وخصائص الجهد، وسيناريوهات التطبيق. إن فهم هذه الاختلافات يدعم التشغيل الموثوق للأنظمة الصناعية، وتوزيع الطاقة، وتوليد الطاقة الشمسية، ومعدات الاتصالات.

يُقلل اختيار جهاز حماية من زيادة التيار يتناسب مع خصائص النظام من تلف الأجهزة ويُطيل عمرها الافتراضي. إذا كانت لديك أي أسئلة حول حلول الحماية من زيادة التيار المتردد أو المستمر، فريقنا الفني على استعداد للمساعدة.