سرج ارستر چیست

سرج ارستر (به انگلیسی: Surge protector یا Surge arrester) وسیله طراحی شده ای است که دستگاه های برقی را از آسیب ناشی از افزایش ناگهانی ولتاژ حفظ می کند. یک سرج ارستر با تخلیه اضافه جریانهای ناشی از اضافه ولتاژهای ناگهانی در زمین، اجازه نمی‌دهد ولتاژ اعمال شده به وسایل الکتریکی از سطح آستانه ای بالاتر رود و به این ترتیب به تجهیزات آسیبی نمی‌رسد.

در داخل سیم رابطهایی که با عنوان سیم رابطهای دارای محافظ نوسان موجود هستند، قطعاتی برای حفاظت در برابر افزایش ولتاژ لحظه ای(حفاظت در برابر ولتاژ سرج) تعبیه شده است.

به وسایل الکتریکی ای که در تابلوهای توزیع برق، سیستم های کنترل فرایند، سیستمهای ارتباطی و دیگر سیستمهای صنعتی با هدف حفاظت در برابر افزایش ولتاژهای لحظه ای و ناگهانی (مثلاً تحت تأثیر وقوع صاعقه در نزدیکی سیستم) روی میدهند (Surge Protection Device(SPD گفته میشود.

به عبارتی سرج ارستر (SPD)ها قطعاتی هستند که تجهیزات الکتریکی را از خطرات احتمالی ناشی از ولتاژهای سرج حفاظت می­کنند.

سرج ارستر یک وسیله ی الکتریکی می باشد که بری محافظت از وسایل الکتریکی در مقابل جریان و ولتاژ غیر عادی به کار می رود و ولتاژ را در آستانه ی 120 ولت نگه می دارد. وقتی آستانه ای بالاتر از 120 ولت باشد سرج پروتکتور ولتاژ را پایین می آورد یا آنرا متوقف می کند. بدون سرج پروتکتور اگر ولتاژی بالاتر از 120 ولت باشد آن دستگاه صدمه می بیند. سرج پروتکتورها از وسایل الکترونیکی در مقابل جریان برق محافظت می کنند.
سرج پروتکتورها از قطعات زیر تشکیل شده است:
هسته ی آهنی انتقال دهنده –زینر دیود- واریستور اکسیدی فلزی

دسته بندی ارستر

ارسترهای کلاس B یا کلاس І

ارسترهای کلاس C یا کلاس ІІ

ارسترهای کلاس B+C یا کلاس ІІ + І

ارسترهای کلاس D

ارسترهای دیتا و مخابراتی

ارستر فتوولتاییک

( Lightning Current Arrester )

این ارسترها به عنوان حفاظت اولیه در برابر صاعقه با تحمل جریان KA 100 (کیلو آمپر) مورد استفاده قرار می گیرد.

این نوع از سرج ارستر به منظور محافظت از دستگاه های الکترونیکی در برابر جریان گذرای ناشی از رعد و برق استفاده می شود و دارای بهره وری و اثر بخشی بالایی می باشد. این سرج ارستر تک قطبی می باشد و برای حفاظت از تاسیسات برقی و تجهیزات الکترونیکی در هنگام اضافه ولتاژ و یا جریان رعد و برق مستقیم مورد استفاده قرار می گیرد و دارای ظرفیت تخلیه بالایی می باشد و برای استفاده و نصب IV نیز مناسب می باشد.

سرج ارستر کلاس B

( Lightning Current Arrester )

این ارسترها برای محافظت در مقابل سوئیچینگ می باشندکه به عنوان حفاظت ثانویه در مقابل اضافه ولتاژ عمل می کنند و ولتاژ نشتی از ارسترهای کلاس B را حذف می نمایند و همچنین ولتاژهای ناشی از سوئیچینگ، بر روی شبکه برق قدرت را به زمین منتقل می نماید.

سرج ارستر کلاس C طوری طراحی شده است که رابط میان هادی سیستم الکتریکی و و زمین باشد و میزان اضافه ولتاژ در دستگاه الکتریکی را کاهش دهد. سرج ارستر کلاس C تک قطبی بوده و برای محافظت از تجهیزات الکتریکی در هنگام تغییر ولتاژ ناشی از رعد و برق به کار میرود. این سرج ارستر به دلیل آنکه دارای وریستور اکسید فلزی می باشد از ظرفیت تخلیه بالایی برخوردار است.

سرج ارستر کلاس C

برخی از مدل هایارستر کلاس C :

ارستر 5095221 با کلاس حفاظتی C مدل V20-1+NPE-75 ارستر حفاظت از فاز تحمل ولتاژ AC75V جریان تخلیه نامی 40 KA جریان تخلیه کل 40 KA سیستم حفاظتی IP20

ارستر 5094760 با کلاس حفاظتی C مدل V20-C 1+NPE+FS ارستر حفاظت از فازونول دارای ریموت کنترل خروجی تحمل ولتاژ 230 V جریان تخلیه نامی 20 KA جریان تخلیه کل 40 KA سیستم حفاظتی IP20

ارستر 5094765 با کلاس حفاظتی C مدل V20-C 3+NPE+FS ارستر حفاظت از فازو نول دارای ریموت کنترل خروجی تحمل ولتاژ 230 V جریان تخلیه نامی 20 KA جریان تخلیه کل 80 KA سیستم حفاظتی IP20

ارستر 5094618 با کلاس حفاظتی C مدل V20-C 1-280 ارستر حفاظت از فاز تحمل ولتاژ 230 V جریان تخلیه نامی 20 KA جریان تخلیه کل 20 KA سیستم حفاظتی IP20KA سیستم حفاظتی IP20

ارستر کلاس B+C:

( Lightning Current Arrester )

این نوع ارسترها بالاترین حفاظت را در حالت اضافه ولتاژ ناگهانی دارا می باشند و در تابلو سازی، مخابرات، مراکز صنعتی و نظامی مورد استفاده قرار می گیرند. امروزه بیشتر از این ارسترها استفاده می شود.

سرج ارستر کلاس B+C برای حفاظت از سیستم های الکتریکی در زمان توزیع ولتاژ پایین ناشی از رعد و برق و یا سوئیچ داخلی دستگاه های الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد. ویژگی این نوع از سرج ارستر آن است که به هنگام تخلیه جران اضافی گاز های داغ یونیزه صادر نمیکند بنا بر این نیاز نیست که از وسایل قابل اشتعال دور نگاه داشته شود.

سرج ارستر کلاس B+C

( Lightning Current Arrester )

جهت تکمیل و مقابله با اضافه ولتاژ از این نوع ارسترها استفاده می گردد.

سرج ارستر کلاس D در خطوطی که دارای ولتاژ پایین می باشند مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع ازسرج ارستر نمی بایست در معرض مستقیم رعد و برق قرار گیرد. سرج ارستر کلاس A برای تغییرات جزئی جریان s µ 20/ 8 با حد اکثرپیک 5 kv طراحی شده است.

سرج ارستر کلاس D

این نوع ارسترها برای حفاظت از خطوط کابلهای CAF5 و CAT6 با ورودی و خروجی RJ45 وهمچنین برای حفاظت از دوربین ها مورد استفاده قرار می گیرد.

سرج ارستر دیتا

این نوع ارسترها برای حفاظت از انواع پنل های خورشیدی، اینورتر خورشیدی، سلول های خورشیدی، اینورتر DC و همچنین جهت حفاظت در مقابل رعد و برق و صاعقه مورد استفاده قرار می گیرد.

ارستر فتوولتاییک

نحوه کارکرد

مکانیزم یک سرج ارستر در زمان وقوع اضافه ولتاژ

مکانیزم عمل سرج ارسترها به گونه ایست که تا زمانی که ولتاژ سرجی در سیستم وجود نداشته باشد، این قطعات به صورت مسیرهای مدار بازی هستند که در روند کاری سیستم دخالتی ندارند، ولی چنانچه در سیستم، ولتاژ سرج نمایان شود و اختلاف پتانسیل دو سر سرج ارسترها از حدی بالاتر رود، این قطعات به صورت مسیرهای بسته ای عمل می­کنند که از طریق تخلیه جریان های سرج (در زمین یا نول)، سطح اضافه ولتاژی که در سیستم رخ داده است را پایین می­آورند و به این ترتیب دیگر تجهیزات موجود در سیستم با چنین اضافه ولتاژهایی مواجه نخواهند شد و آسیب نخواهند دید

اجزا

سرج ارستر ها از اجزای زیادی تشکیل شده اند و این باعث شده این دستگاه ها از تکنولوژی های متعددی استفاده کنند اما بصورت کلی میتوان به ۴ قطعه زیر اشاره کرد که در اکثر این دستگاه ها وجود دارند :

وریستور: قطعات الکتریکی هستند که وظیفه اصلی‌شان حفاظت از مدارها و سیستم‌های قدرت و تنظیم مقادیر ناخواسته ولتاژهای زودگذر است. در ولتاژ های پایین مقاومت این قطعه بالاست و با افزایش ولتاژ مقاومت این قطعه نیز کم می شود.

تریستور: یک نیمه‌رسانای قدرت است که به صورت یک قطعهٔ چهار لایه‌ای ساخته می‌شود، این قطعه به عنوان کلید به کار میرود.

دیود خنثی ساز: یک قطعه الکترونیکی است که به منظور محافظت از قطعات حساس الکترونیکی در برابر افزایش ولتاژ لحظه‌ای به صورت موازی با آنها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

GDT: یک قطعه تشکیل شده از ۲ الکترود که فضای بین الکترودها با بعضاً یک گاز نجیب پر شده است. زمانی که اختلاف پتانسیل ۲ الکترود بالا رود ، گاز یونیزه شده و جریان بین ۲ الکترود برقرار میشود.