اضافه ولتاژ چیست؟ بررسی علت‌های ایجاد اضافه ولتاژ و راهکارهای رفع آن

اضافه ولتاژ یکی از شرایط غیرعادی در سیستم‌های الکتریکی است که در اثر افزایش ولتاژ بیشتر از محدوده مجاز مدار ایجاد می‌شود. این پدیده باعث افزایش تنش الکتریکی روی عایق‌ها و قطعات حساس شده و در صورت کنترل نشدن، کاهش عمر مفید تجهیزات، خرابی قطعات و اختلال در عملکرد مدار را به همراه دارد. اضافه ولتاژ در شرایط مختلفی مانند صاعقه، کلیدزنی تجهیزات، تغییرات ناگهانی شبکه و برخی خطاهای الکتریکی ایجاد می‌شود. این افزایش ولتاژ گاهی برای مدت بسیار کوتاه رخ می‌دهد و گاهی برای مدت طولانی‌تری در شبکه باقی می‌ماند.

در ادامه مفهوم اضافه ولتاژ، انواع آن، دلایل ایجاد و تجهیزات مورد استفاده برای حفاظت مدار در برابر این پدیده را بررسی می‌کنیم.

نکته مهم: اضافه‌ ولتاژ هم در مدارهای خانگی و هم در مدارهای صنعتی رخ می‌دهد؛ اما روش حفاظت از تجهیزات در این دو مدار یکسان نیست.

با توجه به توان پایین‌تردر مدارهای خانگی، نصب محافظ برق مناسب یا استابلایزر می‌تواند از تجهیزات الکتریکی محافظت و از خرابی آن‌ها پیشگیری کند. اما در مدارهای صنعتی، به‌دلیل وجود بارهای سه‌ فاز و موتورهای الکتریکی (توان بالاتر تجهیزات در مدار)، استفاده از محافظ‌های برق خانگی امکان‌پذیر نیست. استابلایزر صنعتی، رله کنترل ولتاژ و اضافه ولتاژ، رله کنترل فاز، برق‌گیر یا SPD، وریستور (MOV) و دیود TVS از جمله مجموعه‌ای از تجهیزات حفاظتی متناسب با مدار صنعتی هستند.

اضافه ولتاژ به زبان ساده

به زبان ساده، اضافه ولتاژ یعنی ولتاژ برق در یک مدار از مقدار استاندارد و مجاز آن بیشتر شود. هر وسیله یا مدار الکتریکی برای کار با یک محدوده مشخص از ولتاژ طراحی می‌شود و افزایش این مقدار، شرایط نامناسبی برای عملکرد آن ایجاد می‌کند.

برای مثال، ولتاژ استاندارد برق خانگی در ایران ۲۳۰ ولت است. اگر به دلیل اختلال در شبکه، مقدار ولتاژ ورودی یک وسیله برقی برای مدتی به ۲۶۰ ولت افزایش پیدا کند، این افزایش غیرعادی ولتاژ یک نمونه از اضافه ولتاژ محسوب می‌شود. ادامه این شرایط باعث ایجاد تنش در قطعات داخلی و کاهش عمر دستگاه خواهد شد.

تعریف علمی اضافه ولتاژ

از نظر علمی و در مهندسی برق، اضافه ولتاژ به حالتی گفته می‌شود که مقدار ولتاژ در یک سیستم الکتریکی از بالاترین سطح ولتاژ تعریف‌شده برای شرایط عادی بهره‌برداری بیشتر شود. این پدیده بر اساس دامنه، مدت زمان، شکل موج و منشأ ایجاد بررسی می‌شود.

اضافه ولتاژ تنها به افزایش طولانی‌مدت ولتاژ محدود نیست؛ بلکه یک موج بسیار کوتاه ناشی از صاعقه یا کلیدزنی تجهیزات نیز در دسته اضافه ولتاژ قرار می‌گیرد. به همین دلیل، مدت زمان وقوع و شدت افزایش ولتاژ در میزان آسیب واردشده به عایق‌ها و تجهیزات الکتریکی اهمیت زیادی دارد.

تفاوت اضافه ولتاژ و اضافه جریان

اضافه ولتاژ (Overvoltage) و اضافه جریان (Overcurrent) از مهم‌ترین شرایط غیرعادی در سیستم‌های الکتریکی هستند که عملکرد مدار و تجهیزات را تحت تأثیر قرار می‌دهند. با وجود تفاوت در ماهیت این دو پدیده، هر دو در صورت کنترل نشدن باعث آسیب به تجهیزات و کاهش عمر مفید آن‌ها می‌شوند.

اضافه ولتاژ زمانی رخ می‌دهد که مقدار ولتاژ یک نقطه از شبکه از سطح مجاز طراحی یا مقدار نامی آن بیشتر شود؛ در حالی که اضافه جریان به شرایطی گفته می‌شود که جریان عبوری از مدار از مقدار نامی یا ظرفیت مجاز هادی‌ها و تجهیزات فراتر رود. تفاوت‌های اصلی این دو پدیده عبارت‌اند از:

1. منشأ ایجاد

اضافه ولتاژ معمولاً در اثر عواملی مانند صاعقه، کلیدزنی تجهیزات، تغییرات ناگهانی شبکه، رزونانس و برخی خطاهای سیستم ایجاد می‌شود. در مقابل، اضافه جریان بیشتر به دلیل اضافه بار، اتصال کوتاه، خطای اتصال زمین یا خرابی تجهیزات رخ می‌دهد.

• اضافه بار چیست؟
• اتصال کوتاه چیست؟

2. نوع کمیت الکتریکی

در اضافه ولتاژ، اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه از مدار افزایش پیدا می‌کند؛ اما در اضافه جریان، مقدار جریان عبوری از هادی‌ها بیشتر از مقدار مجاز می‌شود.

3. سرعت وقوع

اضافه ولتاژ بسته به نوع آن، ممکن است در مدت بسیار کوتاه مانند صاعقه و کلیدزنی رخ دهد یا برای مدت طولانی‌تری در شبکه باقی بماند. اضافه جریان نیز در حالت اضافه بار معمولاً به‌صورت تدریجی ایجاد می‌شود، اما در شرایطی مانند اتصال کوتاه به‌صورت ناگهانی افزایش پیدا می‌کند.

4. میزان آسیب به تجهیزات

اضافه ولتاژ بیشتر باعث آسیب به عایق‌ها، قطعات الکترونیکی، سیم‌پیچ موتورها و ترانسفورماتورها می‌شود. اضافه جریان نیز با افزایش حرارت، تخریب عایق، آسیب به سیم‌پیچ‌ها و در موارد شدید ایجاد قوس الکتریکی و آتش‌سوزی همراه است.

5. تجهیزات حفاظتی

برای حفاظت در برابر اضافه ولتاژ معمولاً از برقگیر، SPD، رله کنترل ولتاژ و رله اضافه ولتاژ استفاده می‌شود. در مقابل، حفاظت در برابر اضافه جریان بر اساس نوع خطا انجام می‌شود؛ به‌طوری که برای اضافه بار از رله اضافه بار و کلید حرارتی و برای اتصال کوتاه از فیوز، کلید مینیاتوری (MCB) و کلید اتوماتیک (MCCB) استفاده می‌شود.

جدول تفاوت اضافه ولتاژ، اضافه بار، اتصال کوتاه، اضافه جریان

معرفی انواع اضافه ولتاژ

اضافه ولتاژها بر اساس مدت زمان وقوع، شکل موج و منشأ ایجاد به گروه‌های مختلفی تقسیم می‌شوند. در سیستم‌های الکتریکی، دو گروه اصلی اضافه ولتاژ شامل اضافه ولتاژ موقت (Temporary Overvoltage) و اضافه ولتاژ گذرا (Transient Overvoltage) هستند. تفاوت اصلی این دو نوع اضافه ولتاژ در مدت زمان باقی ماندن، سرعت تغییرات ولتاژ و عامل ایجاد آن‌ها است. اضافه ولتاژهای گذرا معمولاً در مدت بسیار کوتاه رخ می‌دهند، اما دامنه بالایی دارند؛ در مقابل، اضافه ولتاژهای موقت مدت بیشتری در شبکه باقی می‌مانند و به دلیل تداوم، فشار بیشتری به عایق تجهیزات وارد می‌کنند.

1. اضافه ولتاژ موقت (Temporary Overvoltage)

اضافه ولتاژ موقت یا TOV زمانی رخ می‌دهد که ولتاژ شبکه برای مدتی از مقدار مجاز بیشتر شود و این افزایش در چند سیکل یا بیشتر ادامه داشته باشد. در این حالت، شکل موج ولتاژ همچنان با فرکانس اصلی شبکه، یعنی معمولاً ۵۰ هرتز، تغییر می‌کند؛ اما دامنه آن از مقدار عادی بیشتر است. خطای اتصال فاز به زمین، تغییرات شدید بار، اثر فرانتی، رزونانس و اختلال در تنظیم ولتاژ شبکه از مهم‌ترین عوامل ایجاد اضافه ولتاژ موقت هستند.

اگرچه دامنه TOV معمولاً از اضافه ولتاژهای شدید ناشی از صاعقه کمتر است، اما طولانی‌تر بودن زمان وقوع آن باعث وارد شدن تنش الکتریکی به عایق و تجهیزات می‌شود. به همین دلیل، اضافه ولتاژ موقت در طراحی سیستم‌های حفاظتی و تعیین سطح عایقی تجهیزات اهمیت زیادی دارد.

2. اضافه ولتاژ گذرا (Transient Overvoltage)

اضافه ولتاژ گذرا به افزایش ناگهانی و کوتاه‌مدت ولتاژ گفته می‌شود که معمولاً در حد چند میلی‌ثانیه یا کمتر در شبکه رخ می‌دهد. این نوع اضافه ولتاژ معمولاً در اثر صاعقه، کلیدزنی تجهیزات و برخی تغییرات ناگهانی در شرایط شبکه به وجود می‌آید.

اضافه ولتاژهای گذرا از نظر دامنه، شکل موج و مدت زمان وقوع با یکدیگر تفاوت دارند. این تفاوت‌ها در میزان تنش واردشده به عایق و تجهیزات الکتریکی نیز اثرگذار هستند. مهم‌ترین انواع اضافه ولتاژ گذرا عبارت‌اند از:

اضافه ولتاژ ناشی از صاعقه (Lightning Overvoltage)

صاعقه یکی از مهم‌ترین عوامل ایجاد اضافه ولتاژ گذرا در شبکه‌های برق است. برخورد مستقیم صاعقه با خطوط انتقال و تجهیزات، یا القای ناشی از تخلیه جوی در مجاورت خطوط، موج‌های ولتاژ بسیار شدیدی ایجاد می‌کند.

این موج در مدت‌زمان بسیار کوتاهی در شبکه منتشر می‌شود و به دلیل دامنه زیاد، تنش الکتریکی شدیدی به عایق تجهیزات و خطوط انتقال وارد می‌کند. در صورت کافی نبودن سطح عایقی یا حفاظت مناسب، این تنش به شکست عایقی و آسیب تجهیزات منجر می‌شود.

اضافه ولتاژ ناشی از کلیدزنی (Switching Overvoltage)

قطع و وصل کلیدها، خطوط انتقال، ترانسفورماتورها، موتورها و بارهای القایی یا خازنی از عوامل مهم ایجاد اضافه ولتاژ کلیدزنی هستند. هنگام تغییر ناگهانی جریان، انرژی ذخیره‌شده در عناصر القایی و خازنی مدار آزاد می‌شود و موج گذرای ولتاژ در شبکه شکل می‌گیرد.

اضافه ولتاژ کلیدزنی از نظر دامنه و مدت زمان وقوع با اضافه ولتاژ ناشی از صاعقه تفاوت دارد. این پدیده به‌ویژه در شبکه‌های قدرت و هنگام قطع و وصل تجهیزات فشار قوی اهمیت دارد و در طراحی عایق‌بندی و سیستم‌های حفاظتی تجهیزات مورد توجه قرار می‌گیرد.

اضافه ولتاژ بسیار سریع در پست‌های GIS (VFTO)

VFTO مخفف Very Fast Transient Overvoltage و به معنی «اضافه ولتاژ گذرای بسیار سریع» است. این پدیده بیشتر در پست‌های GIS که تجهیزات آن‌ها با گاز SF6 عایق‌بندی شده‌اند، دیده می‌شود.

هنگام عملکرد برخی کلیدهای GIS، به‌ویژه در زمان قطع و وصل سریع، تغییرات بسیار سریع ولتاژ در داخل پست ایجاد می‌شود. این تغییرات به شکل موج‌های گذرا در بخش‌های مختلف تجهیزات منتشر می‌شوند و به دلیل سرعت بالای تغییرات، فشار زیادی به سیستم عایقی وارد می‌کنند. به همین دلیل، VFTO در طراحی عایق‌بندی، تعیین سطح عایقی و انتخاب روش‌های حفاظتی مناسب برای تجهیزات پست‌های GIS اهمیت زیادی دارد.

علت‌های بروز اضافه ولتاژ

اضافه ولتاژ در سیستم‌های الکتریکی به دلایل مختلفی ایجاد می‌شود و منشأ آن می‌تواند خارج از شبکه یا در داخل خود سیستم برق باشد. شناخت عوامل ایجاد اضافه ولتاژ اهمیت زیادی در طراحی سیستم‌های حفاظتی دارد؛ زیرا نوع، شدت و مدت زمان وقوع این پدیده، روش مناسب حفاظت از مدار و تجهیزات را مشخص می‌کند. به‌طور کلی، عوامل ایجاد اضافه ولتاژ در دو گروه اصلی قرار می‌گیرند:

1. اضافه ولتاژ ناشی از عوامل خارجی

عوامل خارجی به پدیده‌هایی گفته می‌شود که منشأ آن‌ها خارج از سیستم الکتریکی است. مهم‌ترین عامل خارجی ایجاد اضافه ولتاژ، صاعقه و تخلیه‌های جوی هستند.

صاعقه و تخلیه‌های جوی

صاعقه یکی از شدیدترین منابع ایجاد اضافه ولتاژ در شبکه‌های برق محسوب می‌شود. برخورد مستقیم صاعقه با خطوط انتقال، دکل‌ها، تجهیزات الکتریکی یا حتی تخلیه جوی در نزدیکی خطوط، باعث ایجاد موج‌های ولتاژی با دامنه بسیار بالا می‌شود.

این موج‌های گذرا در مدت کوتاهی در شبکه منتشر می‌شوند و در صورت نبود حفاظت مناسب، باعث آسیب به عایق کابل‌ها، خطوط انتقال، ترانسفورماتورها، تابلو برق و سایر تجهیزات الکتریکی می‌شوند.

شبکه‌های هوایی به دلیل قرار گرفتن در معرض مستقیم شرایط جوی، حساسیت بیشتری نسبت به این نوع اضافه ولتاژ دارند. استفاده از برقگیر و سیستم اتصال زمین مناسب، از روش‌های اصلی کاهش اثرات ناشی از صاعقه در شبکه‌های الکتریکی است.

2. اضافه ولتاژ ناشی از عوامل داخلی

عوامل داخلی به شرایطی مربوط می‌شوند که در اثر عملکرد تجهیزات، تغییر وضعیت شبکه یا خطاهای الکتریکی داخل سیستم ایجاد می‌شوند. این نوع اضافه ولتاژ بیشتر در اثر تغییرات ناگهانی جریان و انرژی ذخیره‌شده در مدار به وجود می‌آید.

کلیدزنی تجهیزات الکتریکی

قطع و وصل کلیدها، دیژنکتورها، خطوط انتقال، ترانسفورماتورها و بارهای صنعتی از مهم‌ترین عوامل ایجاد اضافه ولتاژ داخلی هستند. هنگام قطع و وصل کلیدها یا بارهای القایی و خازنی، تغییرات سریع جریان و تخلیه یا جابه‌جایی انرژی ذخیره‌شده در عناصر مدار، شرایط ایجاد اضافه ولتاژ گذرا را فراهم می‌کند. این تغییرات، موج‌های گذرای ولتاژ ایجاد می‌کنند که در شبکه منتشر می‌شوند.

قطع بارهای القایی

تجهیزاتی مانند موتورها، ترانسفورماتورها و سلف‌ها دارای انرژی ذخیره‌شده در میدان مغناطیسی هستند. هنگام قطع این تجهیزات، تغییر ناگهانی جریان باعث ایجاد ولتاژهای گذرا در مدار می‌شود. این پدیده یکی از دلایل مهم ایجاد اضافه ولتاژ کلیدزنی در سیستم‌های صنعتی است.

قطع و وصل بارهای خازنی

بانک‌های خازنی و مدارهای دارای ظرفیت خازنی هنگام قطع و وصل، تغییرات ناگهانی در جریان و ولتاژ ایجاد می‌کنند. این تغییرات در برخی شرایط باعث ایجاد اضافه ولتاژ گذرا در شبکه می‌شوند.

رزونانس در مدارهای الکتریکی

وجود هم‌زمان عناصر القایی مانند سیم‌پیچ‌ها و عناصر خازنی مانند بانک‌های خازنی، شرایط ایجاد پدیده رزونانس را فراهم می‌کند. در حالت رزونانس، افزایش دامنه ولتاژ در مدار رخ می‌دهد و در صورت نبود کنترل مناسب، به عایق‌ها و قطعات الکتریکی آسیب وارد می‌شود.

خطاهای شبکه

خطاهایی مانند اتصال فاز به زمین، تغییرات شدید بار و اختلال در عملکرد سیستم تنظیم ولتاژ، از دیگر عوامل ایجاد اضافه ولتاژ هستند. برای مثال، در خطای اتصال یک فاز به زمین، ولتاژ فازهای سالم در برخی شبکه‌ها افزایش پیدا می‌کند و باعث ایجاد اضافه ولتاژ موقت می‌شود.

مهم‌ترین عوامل ایجاد اضافه ولتاژ

به‌طور کلی، مهم‌ترین عواملی که باعث ایجاد اضافه ولتاژ در سیستم‌های الکتریکی می‌شوند عبارت‌اند از:

• صاعقه و تخلیه‌های جوی
• کلیدزنی تجهیزات فشار قوی و فشار ضعیف
• قطع و وصل موتورهای الکتریکی و ترانسفورماتورها
• تغییرات ناگهانی بار در شبکه
• قطع و وصل بانک‌های خازنی
• پدیده رزونانس در مدارهای الکتریکی
• خطای اتصال فاز به زمین
• تغییرات ناگهانی جریان در تجهیزات القایی
• القای الکترومغناطیسی ناشی از خطوط و تجهیزات مجاور
• تنظیم نامناسب سیستم کنترل ولتاژ

معرفی تجهیزات محافظت از مدار خانگی در برابر نوسان و افزایش ولتاژ

در شبکه برق خانگی، افزایش یا کاهش غیرعادی ولتاژ باعث آسیب‌ تجهیزات الکتریکی می‌شود. شدت این آسیب به پارامترهایی مانند مقدار انحراف ولتاژ، مدت‌ زمان وقوع آن و حساسیت لوازم برقی بستگی دارد. برای مدیریت و پیشگیری از خرابی‌های اضافه ولتاژ در مدار خانگی از محافظ برق و استابلایزر استفاده می‌شود.

۱. محافظ برق

یکی از روش‌های رایج، استفاده از محافظ برق برای لوازم برقی است. محافظ‌ها می‌توانند به‌ صورت تکی برای دستگاه‌هایی مانند تلویزیون، یخچال، کامپیوتر و پکیج یا به‌صورت مرکزی در ساختمان (محافظ پشت کنتوری) نصب شوند. وظیفه اصلی محافظ برق، قطع جریان در شرایطی است که ولتاژ از محدوده مجاز خارج می‌شود.

• بهترین مارک محافظ برق ایرانی کدام است؟

به‌طور معمول، محافظ‌های ولتاژ دارای یک محدوده عملکرد استاندارد ایمن (بین ۱۷۰ تا ۲۴۰ یا ۲۵۰ ولت متناوب) هستند. تا زمانی که ولتاژ شبکه در این بازه مجاز باشد، محافظ جریان برق را به تجهیزات متصل انتقال می‌دهد. اما به محض بالا رفتن ولتاژ (بیش از ۲۴۰ یا ۲۵۰ ولت) یا افت آن (کمتر از ۱۷۰ ولت)، دستگاه بلافاصله جریان خروجی برق را قطع می‌کند تا لوازم خانگی آسیب نبیند. پس از بازگشت ولتاژ به محدوده استاندارد و سپری شدن زمان تأخیرِ ایمنی برق مجدد وصل می‌شود. بنابراین محافظ برق از تجهیزات در برابر شرایط نامناسب ولتاژ حفاظت می‌کند، اما ولتاژ را اصلاح یا تنظیم نمی‌کند.

• بهترین محافظ برق ماشین لباسشویی و ظرفشویی | مقایسه 11 مدل و راهنمای انتخاب
• بهترین محافظ کولر گازی | مقایسه 11 مدل با راهنمای انتخاب
• بهترین برند و نوع محافظ برق تلویزیون چیست؟

انواع محافظ برق و ولتاژ

مشاهده همه

• 
  محافظ پکیج ارت دار تیراژه مدل S7007 دو شاخه
  679,000 تومان
• 
  محافظ پکیج و کامپیوتر تک خانه نمودار کنترل مدل سورنا M117
  680,300 تومان
• فروش ویژه محصول تخفیف خورده
  
  محافظ پکیج تک خانه پارت الکتریک مدل 7980
  709,000 تومان قیمت اصلی 709,000 تومان بود.638,100 تومانقیمت فعلی 638,100 تومان است. 10%
• فروش ویژه محصول تخفیف خورده
  
  محافظ پکیج فردان الکتریک 31017
  804,000 تومان قیمت اصلی 804,000 تومان بود.699,480 تومانقیمت فعلی 699,480 تومان است. 13%

۲. استابلایزر

در بسیاری از خانه‌ها، مشکل اصلی شبکه برق فقط قطع و وصل شدن نیست، بلکه افت یا افزایش ولتاژ است. برای مثال، ممکن است ولتاژ برق برای مدت طولانی روی ۱۶۰ یا ۱۷۰ ولت بماند. در این شرایط، دستگاه‌ها مجبور می‌شوند با ولتاژ پایین‌تری کار کنند و در نتیجه جریان بیشتری بکشند. این موضوع به‌مرور باعث داغ شدن قطعات، کاهش راندمان و کم شدن عمر تجهیزات می‌شود. برای حل این مشکل، از استابلایزر استفاده می‌شود. استابلایزر برخلاف محافظ برق، فقط مدار را قطع نمی‌کند؛ بلکه ولتاژ ورودی را اصلاح کرده و آن را به محدوده استاندارد می‌رساند تا دستگاه بدون خاموشی و با شرایط مناسب‌تری کار کند.

• معرفی بهترین مارک‌های استابلایزر بازار ایران | بررسی کامل

البته همه استابلایزرها عملکرد یکسانی ندارند. بسیاری از مدل‌ها فقط افزاینده هستند؛ یعنی زمانی که ولتاژ شبکه پایین می‌آید، آن را بالا می‌برند. اما بعضی مدل‌های کامل‌تر یا دوطرفه، علاوه بر جبران افت ولتاژ، در زمان افزایش ولتاژ نیز آن را کاهش می‌دهند تا خروجی همچنان در محدوده استاندارد باقی بماند. در مجموع، استفاده از استابلایزرمی‌تواند علاوه بر جلوگیری از خاموشی‌های غیرضروری، به حفظ سلامت تجهیزات و تأمین برق پایدارتر و استاندارد کمک کند.

• معرفی بهترین استابلایزرهای خانگی | چه استابلایزری برای خانه مناسب است؟

نکته مهم این است که هر استابلایزر دامنه عملکرد مشخصی دارد و بسته به برند، تکنولوژی ساخت و مدل دستگاه، این محدوده متفاوت است. به همین دلیل، هنگام انتخاب استابلایزر باید به بازه ولتاژ کاری آن توجه کرد؛ چون اگر ولتاژ ورودی خارج از محدوده طراحی دستگاه باشد، استابلایزر دیگر نمی‌تواند ولتاژ را به‌ درستی اصلاح کند.

انواع استابلایزر

مشاهده همه

• 
  استابلایزر فاران مدل STB ظرفیت 1000VA
  10,810,800 تومان
• 
  ترانس اتوماتیک پرنیک مدل ECO-1000FULL لوازم صوتی و تصویری
  8,570,000 تومان
• 
  ترانس دیجیتال 1000 ولت آمپر یخچال و فریزر و صوتی و تصویری نوسان
  8,760,000 تومان
• 
  استابلایزر تمام اتوماتیک 1000 ولت آمپر مخصوص صوت و تصویر سارا
  10,477,000 تومان

معرفی تجهیزات محافظت از مدار صنعتی در برابر اضافه ولتاژ

اضافه ولتاژ باعث افزایش تنش الکتریکی روی عایق‌ها، قطعات الکترونیکی، سیم‌پیچ موتورها و ترانسفورماتورها می‌شود. این پدیده به‌خصوص در اثر صاعقه، کلیدزنی تجهیزات، تغییرات ناگهانی شبکه و خطاهای الکتریکی به وجود می‌آید و در صورت نبود حفاظت مناسب، خسارت‌های جدی به سیستم وارد می‌کند.

برای کاهش اثرات اضافه ولتاژ، از تجهیزات حفاظتی مختلفی استفاده می‌شود. انتخاب روش حفاظت به نوع اضافه ولتاژ، مدت زمان وقوع، سطح ولتاژ شبکه و حساسیت تجهیزات وابسته است. مهم‌ترین تجهیزات مورد استفاده برای حفاظت مدار در برابر اضافه ولتاژ برقگیر یا SPD، رله کنترل ولتاژ، رله اضافه ولتاژ، وریستور (MOV) و دیود TVS هستند. اما جالب است بدانید که هیچ کدام از این تجهیزات به تنهایی نمی‌توانند انواع اضافه ولتاژ را مهار کنند. دو تصویر زیر به خوبی نشان می‌دهد که رفع انواع اضافه ولتاژ به چیدمان استاندارد همه تجهیزات محافظتی در یک مدار نیاز دارد. در ادامه بررسی کرده‌ایم که عملکرد هر یک از این تجهیزات در برابر اضافه ولتاژ چگونه است.

1. برقگیر یا SPD

برقگیر یا SPD یکی از مهم‌ترین تجهیزات حفاظتی در برابر اضافه ولتاژهای گذرا است. وظیفه اصلی SPD محدود کردن ولتاژهای ناگهانی و هدایت جریان ناشی از موج‌های گذرا به سمت سیستم زمین است. این وسیله در شرایط عادی، تأثیری روی عملکرد مدار ندارد؛ اما هنگام ایجاد اضافه ولتاژ ناشی از صاعقه یا کلیدزنی، مسیر عبور جریان اضافی را فراهم می‌کند تا سطح ولتاژ در محدوده ایمن باقی بماند. SPDها بر اساس محل نصب و میزان انرژی قابل تخلیه در سه گروه نصب در خط مقدم مدار، حفاظت میانی مدار و حفاظت نقطه‌ای ساخته می‌شوند که هرکدام کاربرد مخصوص به خود را دارند.

کاربرد هریک از انواع برقگیر با توجه به نوع ساخت عبارتند از:

• SPD نوع حفاظت اولیه در مدار: معمولاً در ابتدای تأسیسات و برای تخلیه جریان‌های موجی با انرژی بالا استفاده می‌شود.
• SPD نوع حفاظت میانی مدار: در تابلوهای توزیع برای محدود کردن اضافه ولتاژهای گذرا کاربرد دارد
• SPD نوع حفاظت نقطه‌ای: نزدیک بارهای حساس نصب می‌شود تا سطح حفاظت نهایی را افزایش دهد.

انواع برقگیر

مشاهده همه

• فروش ویژه محصول تخفیف خورده
  
  برقگیر تکفاز 20 کیلوآمپر 275 ولت SP2 الکترو کاوه
  تماس بگیرید
• فروش ویژه محصول تخفیف خورده
  
  برقگیر تکفاز 40 کیلو آمپر 275 ولت SP2 الکترو کاوه
  تماس بگیرید
• فروش ویژه محصول تخفیف خورده
  
  برقگیر تکفاز 60 کیلو آمپر 275 ولت SP2 الکترو کاوه
  تماس بگیرید
• فروش ویژه محصول تخفیف خورده
  
  برقگیر تک فاز و نول 20 کیلو آمپر 275 ولت SP3 الکترو کاوه
  تماس بگیرید

2. رله کنترل ولتاژ

رله کنترل ولتاژ یکی از تجهیزات حفاظتی مورد استفاده برای پایش مقدار ولتاژ شبکه است. این رله به‌صورت مداوم مقدار ولتاژ را بررسی می‌کند و در صورت خروج ولتاژ از محدوده تنظیم‌ شده، فرمان قطع یا هشدار صادر می‌کند. این نوع رله بیشتر در تابلوهای برق صنعتی، مدارهای حساس و سیستم‌هایی که تغییرات ولتاژ روی عملکرد آن‌ها تأثیر زیادی دارد، استفاده می‌شود. رله کنترل ولتاژ علاوه بر حفاظت در برابر اضافه ولتاژ، در برابر کاهش ولتاژ و نوسانات غیرمجاز شبکه نیز کاربرد دارد.

3. رله اضافه ولتاژ

رله اضافه ولتاژ (Over Voltage Relay) یک وسیله حفاظتی است که برای تشخیص افزایش ولتاژ بیشتر از مقدار تنظیم‌شده در مدار به کار می‌رود. عملکرد این رله به این صورت است که مقدار ولتاژ شبکه را با مقدار تنظیمی مقایسه می‌کند. در صورت عبور ولتاژ از حد تعیین‌شده، پس از زمان تأخیر مشخص، فرمان قطع مدار یا عملکرد تجهیزات حفاظتی دیگر صادر می‌شود.

رله‌های اضافه ولتاژ بیشتر در سیستم‌های قدرت، ژنراتورها، ترانسفورماتورها، تابلوهای برق و شبکه‌های توزیع مورد استفاده قرار می‌گیرند.

انواع رله

مشاهده همه

• 
  رله آندر ولتاژ کلید اتوماتیک 800 الی 1250 آمپر چانت مدل NM8-800-1250
  30,172,500 تومان
• 
  رله آندر ولتاژ کلید اتوماتیک 1000 الی 1600 آمپر چانت مدل UVT25-NM8N
  30,159,500 تومان
• 
  رله شانت کلید قابل تنظیم 800 – 1250 آمپر چانت مدل Shunt Release – NM8
  15,253,700 تومان
• 
  ترانسدیوسر ولتاژی DC برنا الکترونیک مدل TRU
  7,147,200 تومان

4. رله کنترل فاز

رله کنترل فاز یک وسیله حفاظتی است که سلامت برق ورودی سیستم‌های سه فاز را به‌ صورت دائم بررسی می‌کند. وظیفه اصلی رله کنترل فاز این است که اگر فازها جابه‌جا شوند یا یکی از فازها قطع شود، مدار را قطع کند. علاوه‌بر آن به محض اینکه ولتاژ شبکه سه فاز از حد مجاز بالاتر برود (اضافه ولتاژ رخ دهد)، این دستگاه نیز بلافاصله برق را قطع می‌کند تا تجهیزات آسیب نبینند. این رله‌ها بیشتر برای حفاظت از الکتروموتورها و تجهیزات صنعتی حساس در تابلوهای برق صنعتی نصب می‌شوند.

انواع رله کنترل فاز

مشاهده همه

• 
  رله کنترل فاز کتابی 3 فاز میکرومکس مدل KTB-P101
  1,200,000 تومان
• 
  رله کنترل فاز تک فاز محافظ بوبین کنتاکتور میکرومکس مدل SPC-103
  1,250,000 تومان
• 
  ­کنترل فاز میکروپروسسوری برنا الکترونیک مدل TMP/D
  1,669,800 تومان
• 
  رله کنترل فاز بدون نول برنا الکترونیک مدل TPM
  1,834,200 تومان

5. وریستور (MOV)

وریستور یا MOV (Metal Oxide Varistor) یکی از قطعات پرکاربرد برای حفاظت مدارهای الکتریکی و الکترونیکی در برابر اضافه ولتاژهای گذرا است. این قطعه دارای مقاومت وابسته به ولتاژ است؛ یعنی در شرایط عادی مقاومت بالایی دارد و جریان بسیار کمی از آن عبور می‌کند. اما هنگام افزایش ناگهانی ولتاژ، مقاومت آن کاهش پیدا می‌کند و مسیر مناسبی برای عبور جریان اضافه ایجاد می‌شود.

وریستور معمولاً در مدارهای ورودی منابع تغذیه، تجهیزات الکترونیکی و ساختار داخلی برخی SPDها استفاده می‌شود.

با وجود عملکرد سریع، وریستور برای اضافه ولتاژهای طولانی‌مدت مناسب نیست؛ زیرا عبور جریان زیاد در مدت طولانی باعث افزایش دما و آسیب دیدن آن می‌شود. به همین دلیل، استفاده از حفاظت پشتیبان مانند فیوز در کنار آن اهمیت دارد.

6. دیود TVS

دیود TVS (Transient Voltage Suppressor) یکی دیگر از قطعات حفاظتی برای مقابله با اضافه ولتاژهای گذرا است. این قطعه بیشتر در مدارهای الکترونیکی حساس استفاده می‌شود و سرعت واکنش بسیار بالایی در برابر تغییرات ناگهانی ولتاژ دارد.

زمانی که ولتاژ از مقدار مشخصی عبور کند، دیود TVS فعال شده و سطح ولتاژ را محدود می‌کند تا از آسیب رسیدن به قطعات حساس جلوگیری شود. این قطعه در مدارهای مخابراتی، تجهیزات الکترونیکی، منابع تغذیه و سیستم‌های کنترلی کاربرد زیادی دارد.

فیوز و کلیدهای حفاظتی برای حفاظت در برابر اضافه ولتاژ کافی هستند؟

خیر؛ انواع فیوز، کلید مینیاتوری (MCB) و کلید اتوماتیک (MCCB) به‌صورت مستقیم برای حفاظت در برابر اضافه ولتاژ طراحی نشده‌اند؛ وظیفه اصلی این نوع تجهیزات، حفاظت در برابر اضافه جریان و اتصال کوتاه است. با این حال، در برخی مدارهای حفاظتی، این تجهیزات در کنار قطعاتی مانند وریستور یا SPD استفاده می‌شوند. برای مثال، در صورت خرابی وریستور و افزایش جریان غیرعادی، فیوز یا کلید حفاظتی مدار را قطع می‌کند و از آسیب بیشتر جلوگیری می‌شود.

7. تثبیت‌کننده ولتاژ (استابلایزر صنعتی)

وظیفه اصلی استابلایزر صنعتی، تنظیم مداوم ولتاژ است تا تجهیزات بدون وقفه و آسیب‌دیدگی کار کنند. در این حال، باید توجه داشت که استابلایزرها برای مقابله با نوسانات ولتاژ در شرایط عادی طراحی شده‌اند و نمی‌توانند جایگزین تجهیزات حفاظتی مانند برق‌گیر (SPD) باشند؛ زیرا استابلایزر توانایی دفع اضافه ولتاژهای لحظه‌ای و شدید ناشی از صاعقه یا کلیدزنی‌های شبکه را ندارد. بنابراین، برای ایجاد یک سیستم حفاظتی کامل در محیط‌های صنعتی، استفاده از استابلایزر در کنار تجهیزات مکمل (مانند SPD) الزامی است تا ولتاژ همواره در محدوده استاندارد باقی بماند و ایمنی دستگاه‌ها در برابر هر نوع نوسانی تضمین شود.

انواع استابلایزر صنعتی

مشاهده همه

• 
  رله آندر ولتاژ کلید اتوماتیک 800 الی 1250 آمپر چانت مدل NM8-800-1250
  30,172,500 تومان
• 
  رله آندر ولتاژ کلید اتوماتیک 1000 الی 1600 آمپر چانت مدل UVT25-NM8N
  30,159,500 تومان
• 
  رله شانت کلید قابل تنظیم 800 – 1250 آمپر چانت مدل Shunt Release – NM8
  15,253,700 تومان
• 
  ترانسدیوسر ولتاژی DC برنا الکترونیک مدل TRU
  7,147,200 تومان