سرج ارستر یا برقگیر یکی از تجهیزات بسیار مهم در سیستمهای الکتریکی است که نقش حفاظت از تجهیزات و تأسیسات برقی را در برابر افزایش ناگهانی ولتاژ یا جریانهای الکتریکی غیرمعمول بر عهده دارد. این افزایش ناگهانی ممکن است به دلایل مختلفی از جمله برخورد صاعقه، سوئیچینگ در شبکههای برق یا خطاهای سیستمی رخ دهد. سرج ارستر بهعنوان ابزاری برای جذب و تخلیه این ولتاژهای ناخواسته عمل کرده و از آسیب دیدن تجهیزات حساس جلوگیری میکند.
عملکرد سرج ارستر
سرج ارستر معمولاً بهگونهای طراحی شده است که در شرایط عادی، سیستم الکتریکی بدون هیچگونه اختلالی به فعالیت خود ادامه دهد. در هنگام بروز یک اضافه ولتاژ ناگهانی، سرج ارستر وارد مدار شده و این ولتاژ اضافی را به زمین هدایت میکند. این عملکرد از طریق المانهای خاصی مانند وریستورها (Varistor) یا تیوبهای گاز (Gas Discharge Tubes) انجام میشود.
وریستورها معمولاً از مواد نیمهرسانا مانند اکسید روی ساخته شدهاند و ویژگی مهم آنها تغییر مقاومت در پاسخ به ولتاژ است. به این صورت که در ولتاژهای پایین، مقاومت وریستور بسیار زیاد است و جریان عبوری تقریباً ناچیز است، اما با افزایش ولتاژ، مقاومت کاهش یافته و جریان عبوری افزایش مییابد که منجر به تخلیه ولتاژ اضافی میشود.
تیوبهای گاز نیز بهصورت مشابه عمل میکنند، اما به جای تغییر مقاومت، از هدایت الکتریکی گاز برای تخلیه اضافه ولتاژ استفاده میکنند. زمانی که ولتاژ به سطح مشخصی میرسد، گاز درون تیوب یونیزه شده و مسیر رسانایی ایجاد میشود که ولتاژ اضافی را به زمین منتقل میکند.
انواع سرج ارستر
سرج ارسترها بر اساس کاربرد، طراحی و تکنولوژی به انواع مختلفی تقسیم میشوند که در ادامه به آنها پرداخته میشود:
1. سرجارستر ولتاژ پایین
این نوع سرج ارسترها عمدتاً در تجهیزات الکترونیکی خانگی و تجاری مورد استفاده قرار میگیرند. هدف اصلی آنها حفاظت از دستگاههایی مانند کامپیوترها، تلویزیونها و دیگر وسایل حساس در برابر نوسانات ولتاژ است.
2. سرجارستر ولتاژ متوسط
این نوع سرج ارسترها برای حفاظت از تجهیزات صنعتی و تأسیسات برق در سطح ولتاژهای متوسط طراحی شدهاند. این تجهیزات معمولاً در پستهای توزیع برق و خطوط انتقال استفاده میشوند.
3. سرج ارستر ولتاژ بالا
این نوع برای حفاظت از خطوط انتقال برق با ولتاژ بسیار بالا استفاده میشود. سرج ارسترهای ولتاژ بالا در ایستگاههای تولید و توزیع برق نصب میشوند و معمولاً اندازهای بزرگ و ساختاری پیچیده دارند.
4. سرج ارستر مبتنی بر تکنولوژی گاز
این نوع از سرج ارسترها از تیوبهای گازی برای تخلیه ولتاژ اضافی استفاده میکنند و معمولاً در سیستمهای مخابراتی و الکترونیکی دقیق به کار میروند.
5. سرجارستر مبتنی بر تکنولوژی نیمهرسانا
وریستورها نمونهای از این نوع سرج ارسترها هستند که در بسیاری از دستگاههای الکترونیکی و صنعتی استفاده میشوند. سرعت عملکرد بالا و پایداری این نوع سرج ارسترها از جمله ویژگیهای آنهاست.
کاربردهای سرج ارستر(برقگیر)
سرج ارسترها کاربردهای گستردهای در صنعت و زندگی روزمره دارند. برخی از مهمترین کاربردهای آنها عبارتند از:
- حفاظت از تجهیزات الکترونیکی خانگی: این تجهیزات شامل تلویزیون، کامپیوتر، یخچال و دیگر وسایل برقی است که در برابر نوسانات ولتاژ حساس هستند.
- حفاظت از خطوط انتقال برق: سرج ارسترها در خطوط انتقال و توزیع برق برای جلوگیری از آسیب دیدن تجهیزات و کاهش قطعی برق استفاده میشوند.
- سیستمهای مخابراتی: در این سیستمها، سرج ارسترها برای جلوگیری از آسیب به تجهیزات حساس مخابراتی در برابر صاعقه و نوسانات ولتاژ به کار میروند.
- تجهیزات صنعتی: در کارخانهها و مراکز تولید، سرج ارسترها از تجهیزات صنعتی گرانقیمت در برابر اضافه ولتاژ محافظت میکنند.
سیمبندی سرج ارستر
نصب و سیمبندی سرج ارسترها بستگی به نوع و کاربرد آنها دارد. معمولاً سرج ارستر بین فاز و زمین یا بین فاز و نول نصب میشود. این نوع نصب باعث میشود که اضافه ولتاژهای وارد شده به سرعت به زمین تخلیه شوند.
در نصب سرج ارستر، رعایت نکات زیر اهمیت دارد:
- استفاده از کابلهای کوتاه و با مقاومت پایین برای اتصال سرج ارستر به سیستم.
- اطمینان از اتصال صحیح به زمین برای تخلیه مؤثر اضافه ولتاژ.
- استفاده از سرج ارستر مناسب با ولتاژ کاری سیستم.
مزایای استفاده از سرجارستر(برقگیر)
- حفاظت تجهیزات گرانقیمت: استفاده از سرج ارستر مانع از آسیب دیدن تجهیزات برقی و الکترونیکی حساس میشود.
- کاهش هزینهها: با جلوگیری از خرابی تجهیزات، هزینههای تعمیر و تعویض کاهش مییابد.
- افزایش عمر تجهیزات: سرج ارسترها با کاهش تنشهای الکتریکی، عمر مفید تجهیزات را افزایش میدهند.
- امنیت بیشتر: کاهش خطرات ناشی از برقگرفتگی یا آتشسوزی به دلیل تخلیه صحیح ولتاژهای ناخواسته.
معایب و محدودیتهای سرج ارستر
با وجود مزایای متعدد، سرج ارسترها دارای محدودیتهایی نیز هستند:
- عمر محدود: بهویژه در شرایطی که تعداد زیادی اضافه ولتاژ رخ دهد، عمر سرج ارستر کاهش مییابد.
- نیاز به نگهداری: برخی از انواع سرج ارسترها نیاز به بازرسی و نگهداری منظم دارند.
- کارایی محدود در برخی شرایط: سرج ارسترها ممکن است نتوانند از تجهیزات در برابر تمام انواع اضافه ولتاژها محافظت کنند.
نتیجهگیری
سرج ارستر یکی از ابزارهای اساسی برای حفاظت از سیستمهای الکتریکی در برابر افزایش ناگهانی ولتاژ است. این تجهیز با جذب و تخلیه ولتاژهای ناخواسته، از آسیب دیدن تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی جلوگیری کرده و پایداری سیستم را تضمین میکند. با توجه به اهمیت روزافزون استفاده از تجهیزات حساس در زندگی مدرن، نصب و استفاده از سرج ارسترها در خانهها، کارخانهها و تأسیسات صنعتی از ضروریات محسوب میشود.