மின்னழுத்த எழுச்சிப் பாதுகாப்பானின் நோக்கம் என்ன?

9,000 டாலர் மதிப்புள்ள பிஎல்சி போர்டு ஒரே அடியில் எரிந்த அந்த வாசனை எனக்கு இன்னும் நினைவிருக்கிறது — ஒரே ஒரு மலிவான பாகம் அதைக் காப்பாற்றியிருக்கலாம்.

ஒரு மின்னழுத்த எழுச்சிப் பாதுகாப்பான் கூடுதல் மின்னழுத்தத்தையும் ஆற்றலையும் ஈர்த்து, அவற்றை பூமிக்குத் தள்ளுகிறது, இதனால் உங்கள் இயந்திரங்கள் பாதுகாப்பாக இருக்கும். நான் வென்சோவில் தினமும் இந்த அலகுகளை உருவாக்கி, ஒவ்வொன்றையும் IEC 61643-11 தரநிலையின்படி சோதிக்கிறேன்.

மின்னழுத்த ஏற்றங்கள் ஏன் ஏற்படுகின்றன என்பதையும், அந்தச் சிறிய பெட்டி அவற்றை எவ்வாறு தடுக்கிறது என்பதையும் நீங்கள் அறிந்திருந்தால், சரியான பாகத்தைத் தேர்ந்தெடுத்து, நீங்கள் திட்டமிடாத சேதங்களுக்குப் பணம் செலுத்துவதை நிறுத்தலாம்.

மின்னழுத்த எழுச்சி பாதுகாப்பு ஏன் தேவைப்படுகிறது? மின்னழுத்த எழுச்சிகளால் ஏற்படும் அபாயங்கள் மற்றும் சேதங்கள் யாவை?

 

 

ஒருமுறை மிலனில் மின்னல் தாக்கி ஒரு முழு உற்பத்தி வரிசையே ஸ்தம்பித்துப் போனதை நான் பார்த்தேன்—டிரைவ்கள், HMI, ஏன் காபி மெஷின் கூட ஒரே நேரத்தில் செயலிழந்தன.

மின்னல், பிரேக்கர் துண்டிப்புகள் அல்லது பெரிய மோட்டார்கள் போன்றவற்றால் மின்னழுத்த ஏற்றங்கள் ஏற்படலாம், மேலும் அவை டிரைவ்கள், போர்டுகள் மற்றும் தரவுகளைச் செயலிழக்கச் செய்கின்றன. ஒரேயொரு மின்னழுத்த ஏற்றத் தாக்குதலால், ஒரு வருடத்திற்கான மின்னழுத்த ஏற்றப் பாதுகாப்புக் கருவிகளின் மதிப்புக்கு மேல் செலவாகிவிடும்.

எழுச்சிகள் எங்கிருந்து வருகின்றன

மின்னழுத்த எழுச்சி என்பது மைக்ரோ-நொடிகள் நீடிக்கும் ஒரு குறுகிய உயர் மின்னழுத்த வெடிப்பு ஆகும். மின்னல்தான் இதன் மிகப்பெரிய ஆதாரம், ஆனால் பெரும்பாலான பாதிப்புகள் ஆலைக்கு உள்ளிருந்தே வருகின்றன. ஒரு 100 கிலோவாட் மோட்டார் நிற்கும்போது, ​​அதன் சுருள் ஆற்றலை மீண்டும் மின்பாதைக்குள் தள்ளுகிறது. அந்த மின்னழுத்த எழுச்சி 2 கிலோவோல்ட் வரை உயர்ந்து, உங்கள் பிஎல்சி-க்கு (PLC) மின்சாரம் வழங்கும் அதே கேபிள் வழியாகப் பயணிக்கக்கூடும். நான் ஒவ்வொரு வாரமும் எனது ஆய்வகத்தில் இதுபோன்ற நிகழ்வுகளைச் சோதித்துப் பார்க்கிறேன். நாங்கள் ஒரு மோட்டாரை இயக்கி, அதை வேகமாக நிறுத்தி, ஸ்கோப் (scope) துள்ளுவதைக் கவனிப்போம். அருகிலுள்ள மின்கட்டமைப்பில் ஏற்படும் ஒரு மின்னல் தாக்குதல் இன்னும் அதிக ஆற்றலைச் சேர்க்கிறது. இந்த இரண்டு மூலங்களின் கலவையைத்தான் ஒரு புயல் நாளில் உங்கள் இயந்திரம் காண்கிறது.

மின்னழுத்த ஏற்றம் உங்கள் சாதனங்களுக்கு என்ன செய்யும்

நவீன டிரைவ்கள் 600 V MOSFET-களைப் பயன்படுத்துகின்றன, அவை 900 V-ல் செயலிழந்துவிடும். 1.5 kV மின்னழுத்த ஏற்றம் அவற்றை ஒரே அடியில் செயலிழக்கச் செய்துவிடுகிறது. அந்தத் தாக்குதலுக்குப் பிறகு, டிரைவ் ஷார்ட் சர்க்யூட் ஆகி, ஃபியூஸ் வெடித்து, மின் இணைப்பு நின்றுவிடுகிறது. இதற்கான கூலி ஒரு மணி நேரத்திற்கு $200 என்ற கணக்கில் தொடர்ந்து வருகிறது. ஒரு வாடிக்கையாளர் ஒரே இரவில் $38,700-ஐ இழந்தார். மின்னழுத்த ஏற்றங்கள் மோட்டார்கள் மற்றும் டிரான்ஸ்ஃபார்மர்களில் உள்ள இன்சுலேஷனையும் சேதப்படுத்துகின்றன. முதல் நாளில் அந்தப் பாதிப்பை உங்களால் பார்க்க முடியாமல் இருக்கலாம், ஆனால் ஆறு மாதங்களுக்குப் பிறகு தாமிரம் கருப்பாக மாறி, அந்தப் பாகம் செயலிழந்துவிடும். இந்த மறைந்திருக்கும் பாதிப்புதான், பில் வரும் வரை பல வாங்குபவர்கள் "இது இங்கே ஒருபோதும் நடக்காது" என்று நினைக்கக் காரணம்.

நான் பார்த்த உண்மையான செலவுகளின் அட்டவணை

தளம்	ஹிட் டேட்	சேதம்	செயலிழப்பு நேரங்கள்	மொத்த செலவு
பிளாஸ்டிக் ஆலை, மிலன்	2023-07	3 டிரைவ்கள் + 1 பிஎல்சி	14	$38,700
கண்ணாடி வரிசை, இங்கிலாந்து	2023-11	2 சர்வோ டிரைவ்கள்	6	$18,500
சூரிய பண்ணை, ஸ்பெயின்	2024-01	5 இன்வெர்ட்டர்கள்	2	$12,000
சிறிய பட்டறை, DE	2022-09	1 CNC பலகை	1	$4,200

ஒரு முழுமையான SPD தொகுப்பின் விலையை விட, ஒரு ஷார்ட் ஸ்டாப்பின் விலை கூட அதிகம் என்பதை அட்டவணை காட்டுகிறது.

மறைந்திருக்கும் ஆபத்து: தரவு மற்றும் பாதுகாப்பு

மின்னழுத்த ஏற்றங்கள் பிஎல்சிக்களில் உள்ள தரவுகளை அழித்து, பாதுகாப்பு ரிலேக்களைச் செயலிழக்கச் செய்கின்றன. ஒரு கண்ணாடி ஆலை என்னிடம், ஒரு மின்னழுத்த ஏற்றம் பேட்ச் கவுண்டரை மீட்டமைத்ததால், உலை தவறான கலவையை ஊற்றியதாகக் கூறியது. அந்தக் கண்ணாடியைக் கையால் தோண்டி எடுக்க வேண்டியிருந்தது. அதனால் கூடுதலாக 20 மணிநேர வெப்பப் பணியும், 50,000 டாலர் இழப்பும் ஏற்பட்டது. ஒரு பாதுகாப்பு அமைப்பு தவறான நேரத்தில் செயலிழந்தால், ஊழியர்களுக்குக் காயம் ஏற்படலாம். நான் செம்புக்கான எஸ்பிடி-களை (SPDs) விற்கிறேன், ஆனால் மக்களும் பாதுகாப்பாக இருக்கிறார்கள் என்று தெரிந்தால் நான் நிம்மதியாக உறங்குகிறேன்.

காப்பீடு ஏன் போதுமானதாக இல்லை

சில வாங்குபவர்கள் காப்பீட்டை நம்புகிறார்கள். அது பணமாக வழங்குகிறது, ஆனால் இழந்த வாடிக்கையாளர்களைத் திரும்பக் கொண்டு வருவதில்லை. நீங்கள் அனுப்பும் தேதிகளைத் தவறவிடும்போது, ​​உங்கள் வாங்குபவர் மற்றொரு மூலத்தைக் கண்டறிகிறார். ஒரே ஒரு தவறு உங்கள் ஐந்தாண்டு ஒப்பந்தத்தையே இழக்கச் செய்துவிடும். ஒரு SPD (விநியோகத் தடை உத்தரவு) ஒரு மணி நேரத்திற்கும் குறைவான செயல்பாடின்மை நேரத்தையே ஏற்படுத்துகிறது, மேலும் ஆர்டர் பதிவேட்டையும் நிரம்பிய நிலையில் வைத்திருக்கிறது.

மின்னழுத்த எழுச்சிப் பாதுகாப்பானின் நோக்கம் என்ன? — அடிப்படைச் செயல்பாடு மற்றும் இயங்கும் கொள்கைகள்?

 

ஒரு பேனலில் உள்ள பச்சை எல்.ஈ.டி-யைப் பார்க்கும்போதெல்லாம் நான் இப்போதும் புன்னகைக்கிறேன்—அதன் அர்த்தம், அந்தச் சிறிய பெட்டி பலத்த அடியைத் தாங்கியிருந்தாலும், டிரைவ் இன்னும் உயிர்ப்புடன் இருக்கிறது என்பதுதான்.

ஒரு மின்னழுத்த எழுச்சிப் பாதுகாப்பான் உயர் மின்னழுத்தத்தை உணர்ந்து, அந்தக் கூடுதல் ஆற்றலை ஈர்த்து, நானோ-நொடிகளில் அதனைப் பூமிக்கு அனுப்புகிறது. அது மின் இணைப்பை இறுக்குவதால், மின்சுமை ஒரு பாதுகாப்பான அளவை அடைகிறது, மேலும் நான் வென்சோவில் ஒவ்வொரு தொகுதியையும் 20 kA வரை சோதிக்கிறேன்.

MOV வேலையை எப்படிச் செய்கிறது

மெட்டல்-ஆக்சைடு வேரிஸ்டர் (MOV) என்பது ஒரு சுவிட்ச் போல செயல்படும் ஒரு செராமிக் வட்டு ஆகும். 230 V-ல் அது திறந்திருக்கும் மற்றும் 0.3 mA-க்கும் குறைவான மின்னோட்டத்தை ஈர்க்கும். மின்னழுத்தம் 275 V-க்கு மேல் உயரும்போது, ​​அந்த வட்டு சட்டென்று மூடிக்கொண்டு, அதன் மின்தடை ஒரு ஓமிற்கும் குறைவாகக் குறைந்துவிடும். திடீர் மின்னோட்டம் உங்கள் டிரைவ் வழியாகப் பாயாமல், MOV வழியாகப் பாய்கிறது. டிரைவின் குறுக்கே உள்ள மின்னழுத்தம் 700 V-க்கு அருகில் நிலைத்திருக்கும், இது 900 V என்ற அபாயக் கோட்டிற்கு வெகு கீழே உள்ளது. திடீர் மின்னோட்டம் முடிந்த பிறகு, MOV மீண்டும் திறந்து அடுத்த இழுப்பிற்காகக் காத்திருக்கும். ஒரு வட்டு சோர்வடைவதற்கு முன்பு 23 முழு இழுப்புகளைத் தாங்கியதை நான் பார்த்திருக்கிறேன்.

ஏன் எர்த் வயர் நீளம் MOV அளவை விட சிறந்தது?

பல வாங்குபவர்கள் "அதிக kA" கேட்கிறார்கள், ஆனால் கேபிளை மறந்துவிடுகிறார்கள். ஒரு சிறிய 25 செ.மீ எர்த் டெயில் 980 V லெட்-த்ரூவை அளிக்கிறது. அதனுடன் 55 செ.மீ சேர்த்தால், லெட்-த்ரூ 1,450 V ஆக உயர்கிறது. MOV ஒன்றாக இருந்தாலும் டிரைவ் செயலிழந்துவிடுகிறது. டெயிலை ஒருமுறை வளைத்து, அதை நேராக PE பாரில் போல்ட் செய்யுமாறு நான் நிறுவுபவர்களுக்குப் பயிற்சி அளிக்கிறேன். 100 kA பாகத்திற்குப் பணம் செலவழிப்பதை விட, இந்த இலவசப் படி சிறந்தது.

ஊடுருவல் மற்றும் புவி நீளத்திற்கான அட்டவணை

பூமி வால்	மின்தூண்டல்	ஊடுருவல் @ 20 kA	600 V டிரைவிற்கான முடிவு
25 செ.மீ.	0.25 µH	980 V	பாதுகாப்பான
55 செ.மீ.	0.55 µH	1.250V	ஆபத்து
80 செ.மீ.	0.80 µH	1.450V	இறந்த

வாயு வெளியேற்றக் குழாய் காப்பு

ஒரு MOV தேய்ந்துவிடும். ஒரு வாயு வெளியேற்றக் குழாய் (GDT) அதிக அதிர்வுகளைத் தாங்கக்கூடியது, ஆனால் அதன் செயல்பாடு மெதுவாக இருக்கும். நாங்கள் இரண்டையும் இணையாக இணைக்கிறோம். MOV 25 நானோ வினாடிகளில் செயல்படத் தொடங்கி, முதல் மின்னழுத்த உயர்வை (spike) கட்டுப்படுத்துகிறது. GDT 600 V-ல் செயல்படத் தொடங்கி, அடுத்த 100 மைக்ரோ வினாடிகளுக்குப் பெரிய மின்னோட்டத்தைத் தாங்குகிறது. MOV ஓய்வெடுத்து நீண்ட காலம் இயங்குகிறது. இதை நாங்கள் கலப்பின வடிவமைப்பு (hybrid design) என்று அழைக்கிறோம், மேலும் 20 வருட ஆயுளை விரும்பும் ஜெர்மன் சூரியப் பண்ணைகளுக்கு இதுவே இப்போது இயல்புநிலையாக உள்ளது.

வெப்பத் துண்டிப்பு தீயை விலக்கி வைக்கிறது

ஒரு MOV பழுதடையும்போது, ​​அது மின்சுற்றுக்குறை ஏற்பட்டு சூடாகலாம். எங்கள் கருவிக்குள் இருக்கும் ஒரு வெப்ப நிலைமாற்றி 120 °C வெப்பநிலையில் திடீரெனச் சுழன்று, அந்தப் பாகத்தை மின் இணைப்பிலிருந்து துண்டித்துவிடும். அந்த நிலைமாற்றி MOV வட்டுடன் ஆணியால் இணைக்கப்பட்டிருப்பதால், அதுவும் அதே வெப்பத்தை உணர்கிறது. நான் அதை ஒரு சூளையில் நிமிடத்திற்கு 1 °C என்ற விகிதத்தில் சோதிக்கிறேன். வட்டில் இருந்து புகை வருவதற்குள் அது திறந்தாக வேண்டும். அந்த ஒரு சென்ட் பாகம் பேனலையும் என் பெயரையும் காப்பாற்றுகிறது.

ஸ்மார்ட் தளங்களுக்கான தொலைநிலை சமிக்ஞை

பெரிய ஆலைகள் அடுத்த மாதம் அல்ல, இப்போதே தெரிந்துகொள்ள விரும்புகின்றன. நாங்கள் ஒரு உலர் இணைப்பை வழங்கும் ஒரு மைக்ரோ-ஸ்விட்ச்சைச் சேர்க்கிறோம். அந்த இணைப்பு ஒரு 24 V PLC-க்கு மின்சாரம் அளிக்கிறது. SPD செயலிழக்கும்போது, ​​HMI சிவப்பு நிறமாக மாறுகிறது. அடுத்த புயலுக்கு முன்பு வாங்குபவர் ஒரு உதிரி கார்ட்ரிட்ஜை ஆர்டர் செய்கிறார். நான் அதை அதே நாளில் அனுப்பிவிடுவதால், செயலிழப்பு நேரம் மணிநேரங்களிலிருந்து நிமிடங்களாகக் குறைகிறது.

சரியான மின்னழுத்த எழுச்சிப் பாதுகாப்பானை எவ்வாறு தேர்ந்தெடுப்பது?

 

ஒருமுறை, 10 kA மட்டுமே தேவைப்பட்ட ஒருவருக்கு நான் 40 kA பாகத்தை அனுப்பினேன்—அவர் இருமடங்கு பணம் செலுத்திய பிறகும், அதை ஒரு மலிவான காப்பீடு என்றே கூறினார்.

உங்களால் வாங்கக்கூடிய மிகக் குறைந்த ஊடுருவல் மின்னழுத்தத்தைத் தேர்ந்தெடுங்கள், திடீர் மின்னோட்டத்தை அபாயத்திற்கு ஏற்றவாறு பொருத்துங்கள், மேலும் அந்தப் பாகம் உங்கள் பேனலுக்கும் உங்கள் பராமரிப்பு முறைக்கும் பொருந்துவதை உறுதிப்படுத்திக் கொள்ளுங்கள். ஒவ்வொரு விலைப்புள்ளியுடனும் நான் ஒரு பக்கக் குறிப்புத் தாளை அனுப்புகிறேன்.

படி 1: உங்கள் இடர் அளவைக் கண்டறியவும்

விநியோகத்தைப் பாருங்கள். புயல் மண்டலங்களில் உள்ள மேல்நிலை மின் கம்பிகளுக்கு வகை 1 தேவை. தூய்மையான அலுவலகத்தில் உள்ள நிலத்தடி கேபிள்களுக்கு வகை 2 தேவை. பிஎல்சி-களுக்கான (PLCs) நீண்ட கேபிள் இணைப்புகளுக்கு வகை 3 தேவை. நான் மூன்று கேள்விகளைக் கேட்கிறேன்: (1) இந்தக் கட்டிடம் இதற்கு முன் தாக்கப்பட்டுள்ளதா? (2) சுமை அபாயகரமானதா? (3) கேபிள் நீளமானதா? இவற்றில் ஒன்று "ஆம்" என்றால், நாம் குறைந்தபட்சம் வகை 2-ஐச் சேர்க்க வேண்டும்.

படி 2: சரியான மின்னழுத்த மதிப்பீட்டைத் தேர்ந்தெடுக்கவும்

230 V-க்கு, நாங்கள் அதிகபட்சமாக 275 V தொடர் மின்னழுத்தத்தைப் பயன்படுத்துகிறோம். 480 V-க்கு, நாங்கள் 550 V-ஐப் பயன்படுத்துகிறோம். மிகக் குறைந்த திறன் மதிப்பீடு கொண்ட ஒரு பாகம் விரைவில் தேய்ந்துவிடும். மிக அதிக திறன் மதிப்பீடு கொண்ட ஒரு பாகம் தாமதமாக மின்னழுத்தத்தைக் கட்டுப்படுத்தி, டிரைவ் அதிக வோல்ட்டுகளைப் பெற அனுமதிக்கும். நான் திறன் மதிப்பீட்டை லைன் மின்னழுத்தத்துடன் கூடுதலாக 15% ஹெட்ரூம் சேர்த்துப் பொருத்துகிறேன். இது நீண்ட ஆயுளையும் குறைந்த மின்னழுத்தக் கசிவையும் தருகிறது.

படி 3: எழுச்சி மின்னோட்டத்தைப் பொருத்துக

IEC 62305 தரநிலையானது 25 kA, 40 kA, 60 kA ஆகிய அளவுகளை வழங்குகிறது. ஒரு நகர அலுவலகம் ஆண்டுக்கு 10–15 kA மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்துகிறது. ஒரு கடலோர ஆலை 40 kA மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்துகிறது. நான் தொழிற்சாலைகளுக்கு இயல்புநிலையாக 40 kA அளவை விற்கிறேன். அந்த இடத்தில் மின்னல் கடத்தி இருந்தால், நாங்கள் பிரதான பலகையில் 25 kA வகை 1-ஐயும், துணைப் பலகைகளில் 40 kA வகை 2-ஐயும் சேர்க்கிறோம். இதன் விலை குறைவு, மேலும் பாதுகாப்பு உறையும் முழுமையானது.

நான் ஜெஃப்பிற்கு அனுப்பும் விரைவுத் தேர்வுகளின் அட்டவணை

தள வகை	பிரதான வாரியம்	துணைக்குழு	சாக்கெட்	பகுதி எண்கள்
நகர அலுவலகம்	—	20 kA வகை 2	10 kA வகை 3	எல்.கே.எக்ஸ் - 20, எல்.கே.எக்ஸ் - 10
தொழிற்சாலை	25 kA வகை 1	40 kA வகை 2	10 kA வகை 3	எல்.கே.எக்ஸ் - 25, எல்.கே.எக்ஸ் - 40, எல்.கே.எக்ஸ் - 10
சூரிய பண்ணை	25 kA வகை 1	40 kA வகை 2 dc	—	எல்.கே.எக்ஸ் - 40 - டி.சி.
தரவு மண்டபம்	25 kA வகை 1	40 kA வகை 2	20 kA வகை 3	எல்.கே.எக்ஸ் - 40, எல்.கே.எக்ஸ் - 20 - ஆர்.ஜே45

வடிவ காரணியைச் சரிபார்க்கவும்

சில பேனல்கள் இறுக்கமாக இருக்கும். நாங்கள் 18 மிமீ மற்றும் 36 மிமீ அகலங்களை வழங்குகிறோம். ரெயில் நிரம்பியிருந்தால், நாங்கள் SPD-ஐ இரண்டு DIN ரெயில்களில் பிரித்துப் பயன்படுத்துவோம் அல்லது ஒரு பிளக்-இன் பேஸைப் பயன்படுத்துவோம், இதன் மூலம் பயனர் கார்ட்ரிட்ஜை மட்டும் மாற்றினால் போதும். நான் பேனலின் ஒரு புகைப்படத்தைக் கேட்டு, காலியாக உள்ள இடங்களைச் சிவப்பு நிறத்தில் குறிப்பேன். பொருத்தும் நாளில் ஏற்படும் எதிர்பாராத நிகழ்வுகளை யாரும் விரும்புவதில்லை.

மாற்று வழியைப் பற்றி சிந்தியுங்கள்

சிறிய தளங்களுக்கு ஒரு பச்சை நிற எல்.ஈ.டி. நல்லது. பெரிய தளங்களுக்கு ஒரு ரிமோட் காண்டாக்ட் சிறந்தது. தளம் 24/7 இயங்கினால், பாகம் இயங்கிக்கொண்டிருக்கும்போதே மாற்றப்படுவதற்காக நாங்கள் ஒரு ஃப்ளை-வயர் ஹார்னஸைச் சேர்க்கிறோம். இதற்கான செலவு கூடுதலாக $3 மட்டுமே, மேலும் வேலை நிறுத்தம் பூஜ்ஜியமாகும். மிச்சப்படுத்தப்படும் ஒரு ஷிப்ட், முழு SPD ஆர்டருக்கான செலவையும் ஈடுசெய்துவிடுகிறது என்று ஜெஃப் என்னிடம் கூறுகிறார்.

முடிவு

ஒரு மின்னழுத்த எழுச்சிப் பாதுகாப்பான் கூடுதல் ஆற்றலை எடுத்துக்கொண்டு, உங்கள் மின் இணைப்பைச் சீராக வைத்திருக்கிறது. குறைந்த ஊடுருவல் வரம்பைத் தேர்ந்தெடுத்து, அபாயத்திற்கு ஏற்றவாறு பொருத்தினால், ஒரு மணி நேரத்திற்கும் குறைவான செயலிழப்பு நேரத்தில் நீங்கள் நிம்மதியைப் பெறலாம்.