سرج ارسترها سرج ارسترها و فیوزها
رعد و برق هم هیجان انگیز است و هم ترسناک. ترسناک بودن رعد و برق به این علت است که می تواند زیان بار باشد. پیج و خم های نورانی رعد و برق، حاوی مقدار زیادی انرژی الکتریکی است که در کسری از ثانیه آزاد می‌شود. اگرصاعقه در نزدیکی خانه اتفاق بیفتد، تمام این انرژی الکتریکی بایددر جایی تخلیه شود در غیر اینصورت اگر اتصالات سیمی منزل دقیقا در معرض اصابت رعد و برق قرار گیرد، ممکن است تمامی وسایل الکتریکی خانه همزمان دچار آسیب شوند. تقریبا غیر ممکن است که بتوان از بروز رعد و برق جلوگیری نمود.
رعد و برق هم هیجان انگیز است و هم ترسناک. ترسناک بودن رعد و برق به این علت است که می تواند زیان بار باشد. پیج و خم های نورانی رعد و برق، حاوی مقدار زیادی انرژی الکتریکی است که در کسری از ثانیه آزاد می‌شود. اگرصاعقه در نزدیکی خانه اتفاق بیفتد، تمام این انرژی الکتریکی بایددر جایی تخلیه شود در غیر اینصورت اگر اتصالات سیمی منزل دقیقا در معرض اصابت رعد و برق قرار گیرد، ممکن است تمامی وسایل الکتریکی خانه همزمان دچار آسیب شوند. تقریبا غیر ممکن است که بتوان از بروز رعد و برق جلوگیری نمود. پس بهترین راه این است که قبل از وقوع طوفان، وسایل الکتریکی را خاموش کنید. یکی از وسایل محافظی که می تواند از بروز آسیب در هنگام رعد و برق جلوگیری کند، سرج ارسترها یا محافظ های رعد و برق هستند. این مکعب هایارزان قیمت و جمع و جور می توانند از نوسانات برق و آسیب رسیدن به تجهیزات الکتریکی به هنگام رعد و برق، جلوگیری کنند. در ادامه به نحوه‌ی کار سرج ارسترها پرداخته خواهد شد.
سرج ارسترها و فیوزها
سرج ارستر چیست؟
سرج ارسترها و فیوزها
شکل ۱ . یکسرج ارستر معمولی به شکل مکعب و ساخته شده بریتانیا با مارک تجاری معروف Belkin. دیگر مارک های معروف عبارتند از APC، Ativaو Hubbell.
سرج ارسترها و فیوزها
شکل ۲ . سرج ارستر برای اماکن بسته. توجه داشته باشید که هر دو چراغ نشانگر در بالای صفحه باید روشن شود تا نشان دهد که محافظ در حال کار است. چراغ سمت چپ به رنگ سبز نشان می دهد که دستگاه محافظت شده است و چراغ سمت راست نشان دهنده‌ی وصل بودن تغذیه است.
جریان برق، در واقع جریان الکترون‌ها (ذرات کوچک درون اتم) است که انرژی را از طریقیک فلز یایک ماده دیگر در یک حلقه به نام مدار عبور می دهد. الکتریسیته نقش مهمی را در زندگی امروزه بشر ایفا می کند. برقی که از طریق گیاهانتولید می شود باعث صرفه جویی و ذخیره سازی انرژی می شود. ترانسفورماتورها در پست‌های نزدیک به ساختمان ولتاژ بالا را به ولتاژ پایین تر تبدیل می کنند تا لوازم خانگیدر منازل بدون نگرانی قابل استفاده باشند. لوازمی که گرم می شوند مانند دوش الکتریکی، تستر و کوره نیاز به جریانهای بزرگ دارند تا بتوانند برق زیادی را در یک زمان عرضه کنند در حالی که تجهیزات الکترونیکی مانند سی دی پلیرها، تلویزیون و غیره نیاز به جریان های بسیار کوچکتر و کمتر دارند.
مباحث آزمون نظام مهندسی تاسیسات برقی
آزمون نظام مهندسی برق ۹۸
گاهی اوقات ولتاژ ورودی به منازل به علت تغییرات ناگهانی در مسیر دچار تغییراتی می شود. این اتفاق می تواند ناشی از تغییرات از توان تولید از زمین باشد یا اینکه کسی در نزدیکی نیروگاه تولید برق با استفاده از یک موتورالکتریکی بسیار قوی، سوئیچ هایی را خاموش یا روشن کرده باشد و باعث شود یک صاعقه ناگهانی یا افت ولتاژ ناگهانی در مدار اتصالاتی منزل رخ دهد. تغییرات کوچک در ولتاژ، اسپایک و تغییرات بزرگتر، سرج نامیده می شوند. اسپایک یا سرج ممکن است بر منابع بزرگ تاثیر گذار نباشند اما می توانند به اجزای کوچک در تجهیزات الکترونیکی حساس آسیب وارد کنند. به همین جهت نیاز به استفاده از وسیله ای است که بتواند این نوسانات را هموار کند و این دقیقا همان کاری است که سرج ارسترها یا محافظ های صاعقه انجام می دهند.
سرج ارسترها چگونه کار می کنند؟
لوازم خانگی مورد استفاده در منازل، قدرت خود را از سوکت هایموجود در دیواردریافت می کنند. تغذیه از طریق سوکت ها به کابل های وسایل انتقال می یابد. در یک سرج ارستر، خط تغذیه اصلی که به نام سیم داغ یا سیم زنده شناخته شده است، یک اتصال اضافی دارد که به زمین وصل می شود و به نام سیم اتصال به زمین نام دارد. سیم اتصال به زمین، مهمترین سیم در مدارهای التریکی است کهجریان های ناخواسته را به زمین می‌فرستد. به طور معمول،اتصالسرج غیر فعال است. درصورتی یک ولتاژ بزرگتر از حد نرمال ظاهر شود و جریان الکتریکیبسیار زیادی را تولیدکند، جریاناضافی از طریق سیم اتصال به زمین،به زمین منتقل می شود.این بدان معنیاست که جریانی بیشتر از جریان موردنیاز دستگاه، وارد آن نخواهد شد و در برابر آسیب دیدگی محفوظ خواهد ماند.
سرج ارستر چگونه متوجه می شود که چه زمانی جریان را تخلیه کند؟
دستگاهی وجود دارد به نام واریستور یا مقاومت وابسته ولتاژ که از ماده ای به نام نیمه هادیمتال اکسید که هادی مناسبی برای جریان برق نیست، ساخته شده است. هنگامی که ولتاژ بیش از حد ظاهر می شود،نیمه هادی در واریستورجریان را هدایت می کند و شروع به حمل برق می کند. تا زمانی که ولتاژ سرج طول بکشد، کانال های نیمه هادی جریان اضافی را به زمین منتقل می کنند. زمانی که همه چیز به حالت عادی برگردد،نیمه هادی دوباره سوئیچ می کند.
سرج ارسترها و فیوزها
شکل ۳:معماری سمت چپ یک حفاظت بدون سرج ارستر را نشان می دهد که اتصالات فعال به رنگ قهوه ایو اتصالات خنثی به رنگ آبی، تغذیه سیستم را تامین می کنند. اتصال زمینبه رنگ سبز است و معمولا به یک فلز متصل است تا جریان های اضافی را به زمین منتقل کند. معماری سمت راست حفاظت با سرج ارستر نشان می دهدو یک سر سیم قهوه ای به اتصال به زمین رفته است. اگر یک جریاندر سرج شارش یابد، اضافه جریان از طریق سیم قهوه ای به زمین منتقل می شود. لازم به ذکر است رنگ بندی سیم ها طبق استاندارد سیم کشی UKاست.
چرا سرج ارسترها حفاظت کامل انجام نمی دهند؟
البته باید توجه داشت که سرج ارسترها حفاظت کامل را انجام نمی دهند. اعتصاب رعد و برق مستقیم، یک تخلیه عظیم برق را انجام می دهد که تنها یک سرج ارستر نمی تواند از آسیب رسیدگی جلوگیری به عمل آورد زیرا آنها از مقادیر محدودی از جریان ها می توانند محافظت کنند.
فیوزها
سرج ارسترها و فیوزها
شکل ۴: فیوز داخل یک پریز برق (سیم کشی شده بر اساس استاندارد UK). فیوز، در واقع همان استوانه عمودی قهوه ای در سمت راست است که به صورت سری بین سیم قهوه ایو منبع تغذیه قرار می گیرد. به عبارت دیگرجریان از منبع باید از طریق فیوز به سمت سیم قهوه ای هدایت شود. سایز این فیوز، ۱۳ آمپر است که برای کاربردهای بزرگ استفاده می شود. در کاربردهای کوچک از فیوزهای ۳ آمپر یا ۵ آمپر استفاده می گردد.
هنگامی که یک فیوز قطع می شود، یک صدای تیزی شنیده می شود و ناگهان خانه تاریک می شود. به خصوص اگر این اتفاق در شب رخ دهد، مشکل آسا خواهد بود. اگر فیوز وجود نداشت،گسل های الکتریکی می توانست خانه ها را به آتش سوزیبکشاند. پس باید به نوعی قدردان این محافظ کوچک بود.
چرا استفاده از فیوز یک نیاز محسوب می شود؟
به دلایل غیر قابل پیش بینی ای، کابل هاییکه برق را به لوازم خانگی می رسانند، می توانند به طور ناگهانیجریان بسیاری را حمل کنند. اگر فیوز ها وجود نداشته باشند،جریان های بالا می توانند به تلویزیون، رادیو، رایانهو لامپهایمنازل صدمه وارد کنند و یا باعث آتش سوزی شوند. فیوز دستگاه های الکتریکی را با مسدود کردن عبور جریان های بیش از حد، محافظت می کند.
فیوزها چگونه کار می کنند؟
سرج ارسترها و فیوزها
شکل ۵٫ نمایی از داخل فیوز. اگر یک فیوز کارتریج را باز کنید،آنچه که درون آن می بینید یک سیم هدایت نازک در وسط برای حمل جریان است که توسط یک عایق ضخیم سرامیک پوشیده شده است. این سرامیکبرای حفاظت از پلاگینو یا دیگر تجهیزات داخلی فیوز در برابر گرما و آتش هنگام ورودجریان بالا طراحی شده است.
هنگامی که جریان از سیم‌ها عبور می‌کند، آنها گرم می‌شوند.برق از طریقیک سیم نازک به نام فیلامان شارش پیدا می کند وباعث می شود نور و گرمای زیادی آزاد شود. طرز کار توستر الکتریکی دقیقا به همین صورت است که برق با عبور ازیک سری از روبان های فلزی نازک، آنها را بسیار گرم می کند تا گرمای کافی برای طبخ نان تولید شود. فیوز نیز دقیقابه همین شکل است در واقع یک سیم نازک است که برای عبور جریان طراحی شده است. در صورتی که نیاز باشد، جریان بزرگتری عبور کند، حرارت تولید شده آن را می سوزاند و یا ذوب می کند. در صورتی که فیوز که ذوب شود، مدار قطع می شود و شارش جریان جلوگیری می شود.
فیوز ها در مکان های مختلفی در منازل قرار داده می شوند. در برخی از کشورها، مانندانگلیس، فیوزها را در هر دستگاهی که به پریز برق متصل است، قرار می دهند زیرا دستگاه های مختلف مقدار جریان متفاوتی مصرف می‌کنند. به عنوان مثالیکتوستر الکتریکی به یک فیوز ۱۳ آمپر نیاز دارد اما یک لامپ روشناییتنها به یک فیوز ۳ آمپری نیاز دارد.
انواع جعبه فیوز
سرج ارسترها و فیوزها
شکل ۶:نمونه ای از یک جعبه فیوز قدیمی حاویچهار فیوزو چهار نگهدارنده. هر فیوزاز یک مدار جداگانه در منزل محافظت می کند. اگر یک فیوز دچار آسیب شود، سه فیوز دیگر دچار مشکل نخواهند شد. تغذیه کل جعبه با استفاده از روشن و خاموش کردن کلید قرمز در سمت راست تامین می شود.
همچنین فیوزهایی در محل اتصالات ورودی تغذیه به منزل وجود دارد. این اتصالات، جانکشن باکس یا جعبه فیوز و یا واحد مصرفی نامیده می شوند.این جعبه، برق ورودی را تعداد مدارهای جداگانه تقسیم می کند وآنها را به قسمت های مختلف منزل تغذیه رسانی می کند. یک مدار توان بالا، وسایل بزرگی مانند اجاق گاز را باید برق رسانی کند در حالی که مدارهای کم توان تر، لامپ ها و دیگر وسایل را تغذیه می کنند. وجود مدارهای مختلف و در نظر گرفتن یک فیوز برای هر یک، بدین معناست که هرگاه یکی از آنها غیرفعال و یا دچار آسیب شود، دیگر مدارات با مشکل مواجه نخواهند شد. در فیوز جعبه های قدیمی، فیوز فقط یک قطعه سیم لخت است که بین دو ترمینال قرار گرفته است. جعبه فیوزهای جدید، دارای فیوزهای کارتریج قابل تعویض هستند که سیم فیوز در یک استوانه‌ی عایق شیشه ای یا سرامیک قرار گرفته است. آخرین مدل از جعبه فیوزها دارای کلیدهای اهرمی هستند. درصورتی که خطایی رخ دهد، جعبه فیوز فورا مشکل را تشخیص می دهدو کلید اهرمی به طور خودکار مدار مربوطه را قطع می کند. پس از رفع مشکل، مجددا می توان کلید را به حالت اولیه بازگرداند تا جریان آغاز شود و مدار مربوطه شروع به کار کند.
سرج ارسترها و فیوزها
شکل ۷: تصویری از یک جعبه فیوزمدرن ساخته شده توسط کمپانیWylex که به جایاستفاده از سیم فیوزیا کارتریج، از کلیدهای اهرمی استفاده می کند. عکس اول، کل جعبه فیوز را نشان می دهد و عکس دوم، نمایی از نزدیک کلید های اهرمی را نشان می دهد. اگر جریان زیادی در یکی از مدارهای شارش داشته باشد، کلید آن مدار را باز و برق را قطع می کند. نیمی ازمدارها در این جعبه فیوز دارای حفاظت خودکار یا همانRCD هستند که خطر شوک الکتریکی هنگامی که فرد به طور تصادفیبا کابل برق تماس پیدا می کند را به شدت کاهش می دهد.
از چه نوع فیوزی باید در مدارات استفاده شود؟
سرج ارسترها و فیوزها
شکل ۸: تصویری از دو فیوز استوانه ای شیشه ای با نرخ ۳۰ آمپر در جعبه فیوز خانگی.
اگر در مواقعی مجبور به جایگزینییک فیوزشدید، بهتر است که آن را با یکی فیوز هم سایز دیگر جایگزین کنید. به عنوان مثال، فیوز۱۳ آمپر را با فیوز ۱۳ آمپر، فیوز ۳ آمپر با فیوز ۳ آمپر و یا فیوز ۵ آمپر با فیوز ۵ آمپر تعویض شود. پیش از انجام این کار در ابتدا باید کاتالوگ تجهیزاتی که با فیوز مربوطه کنترل می شوند را بررسی کنید تا متوجه شوید از چه سایز فیوزی باید استفاده کنید. لوازم برقی بزرگ مانند تجهیزاتی که گرما می دهند مانند آبگرمکن های الکتریکی جریان های بالایی را جذب می کنند و به فیوز های بزرگ نیاز دارند.لوازم خانگی دیگری که از جریان های کوچکتر استفاده می کنند، مانند لامپ های رومیزییاشارژر تلفن هابه فیوزهای کوچک نیاز دارند. اگر یک فیوز کوچک را بر سر راه یک دستگاه جریان زیادی مصرف می کند قرار دهید، فیوز سریعا خراب می شود و دستگاه از کارکردن باز می ماند.
سرج ارسترها و فیوزها
سایز فیوز مورد نیاز خود را می توانید با توجه به کاربرد و ولتاژ موردنیاز تعیین کنید. همانطور که می دانید، ولتاژ، جریان و توان طبق یک رابطه ساده (جریان × ولتاژ = توان) به یکدیگر وابسته هستند. بنابرایناندازه فیوز با استفاده از تساوی مذکور و داشتن توان و ولتاژ موردنیاز دستگاه به راحتی قابل محاسبه است. به عنوان مثال، فردی که در انگلستان زندگی می کندبرای یک آبگرمکن ۲۵۰۰ وات الکتریکی با منبع تغذیه ۲۴۰ ولت، به فیوزی با جریان ۱۰٫۵ آمپر یا در واقع طبق استاندارد ۱۳ آمپر نیاز دارد. اگر یک تابلوی لامپ قدیمی ۶۰ واتی با ولتاژ تغذیه ۲۴۰ ولت داشته باشید، باید از فیوز ۳ آمپری استفاده کنید.
سرج ارسترها و فیوزها
در صورتی که در محاسبه‌ی اندازه‌ی فیوز تردید دارید،همیشه از کوچکترین فیوز استفاده کنیدچون بدترین اتفاق ممکنایناست که اگر جریان بیش از حد باشد، فیوزدچار آسیب می شود. اما اگر از یک فیوز خیلی بزرگ استفاده کنید، از دستگاهدر برابر جریان بیش از حد محافظت نمی کند و می تواند خطر آفرین باشد.
تفاوت بینسرج ارستر و فیوز در چیست؟
از فیوز برای این استفاده می شود که از عبور جریانهای ناگهانیبزرگ در تجهیزات داخل منزل و آسیب رساندن به آنها جلوگیری کند. درست مانند کاری که یک سرج ارستر انجام می دهد. اما اگر اندکی دقت کنیمکار این دو وسیله‌ی حفاظتی متفاوت است. اغلب فیوزها قطعات بسیار نازک سیم هستند که اجازه می دهند فقط جریان از آنها عبور کند. در واقع هرچه سیم ضخیم تر باشد، جریان بیشتری را می تواند عبور دهد. بنابراین فیوزهایی که برای جریانهای بالا استفاده می شوند دارای سیم های ضخیم تری هستند.
بهتر است بدانیم که یک فیوز چگونه کار می کند؟ اگر یک جریان بیش از حد وجود داشته باشد، به عنوان مثال، اگر تغذیهتمامی تجهیزات منزل را از یک سوکت عبور دهید، فیوز با انتشار یک صدای مهیببه شدت می سوزد زیرا سیم به شدت داغ می شود و آنرا ذوب می کند و در نتیجه مدار در برابر حفاظت قطع می شود. در واقع فیوز، یک وسیله حفاظتی قوی است و در صورت بروز اتفاق، به سرعت برق را قطع می کند. اما سرج ارستر برای هموار کردن نوسانات ولتاژ طراحی شده است و در صورت بروز نوسان، مداری را قطع نمی کند. اگر بخواهید برای سیستم خود یک حفاظت خوب در نظر بگیرید به هر دوی آنها یعنی فیوز و سرج ارستر نیاز دارید. در حقیقت، اگر پشت یک سرج ارستر معمولی را بنگرید یک فیوز خواهید یافت!
