Jinsi ya kutofautisha kati ya Kifaa cha Kulinda cha Surge (SPD) na kifaa cha kuzuia umeme?

Niliwahi kukaanga ubao wa CNC wa $20,000 kwa sababu nilichanganya visanduku viwili kwenye paneli.

Ninawaambia wanunuzi: SPD ni mlinzi ndani ya paneli anayezuia mawimbi makali na mafupi; kizuia radi ni mlinzi aliye juu ya paa anayeelekeza boliti kubwa ardhini. Wanafanana, lakini wanahifadhi pochi yako kwa njia tofauti kabisa.

Endelea kusoma nami nitakuonyesha lebo halisi, nambari za majaribio, na mapungufu ya bei ninayoangalia ninapoingia kwenye kiwanda ili usiyachanganye tena.

Ni nini Kifaa cha Kulinda cha Kuongezeka (SPD)?

Mwaka jana nilibadilisha "sanduku la upasuaji" lisilofaa katika kiwanda cha plastiki cha Florida na nikafunga kwa zamu mbili.

Ninaita SPD swichi ya haraka ambayo hupunguza kV 6 hadi 600 V katika nanoseconds ili diski, PLC, na taa ziweze kuishi kwenye miiba ya kila siku inayoingia kwenye mtandao mkuu.

Ndani ya sanduku la chuma

SPD ina sehemu tatu pekee: varistori za metali-oksidi (MOV), bomba la kutoa gesi, na muunganisho wa joto. MOV hufanya kazi kama vali otomatiki. Wakati mstari unaruka juu ya volteji ya kubana, upinzani wa MOV hushuka kutoka mega-ohms hadi ohms na mkondo wa ziada hutumwa kwenye waya usio na upande wowote. Mrija wa gesi hushughulikia nanosekunde mia chache za kwanza ili MOV isiyeyuke. Ikiwa kiwiko ni kirefu sana kiasi kwamba sehemu zinapata joto kupita kiasi, fyuzi ya joto hufunguka na dirisha dogo jekundu hugeuka kuwa jeusi. Hilo huambia matengenezo kugonga katriji mpya na kufunga mlango. Hakuna kazi ya paa, hakuna kreni, hakuna fundi umeme kwenye harness.

Nambari ninazoandika kwenye nukuu

Ninamtumia kila mnunuzi meza ya mstari mmoja ili mhandisi wa kiwanda aweze kuangalia mchoro wa paneli ndani ya sekunde tano:

Hadithi ya kawaida ninayoiua katika kila simu

"SPD itaniokoa kutokana na radi." Hapana. Itakuokoa kutokana na mabaki yanayoingia baada ya kifaa cha kukamata kwenye nguzo kufanya kazi nzito ya kuinua. Ukitarajia SPD ichukue mgomo wa moja kwa moja wa 100 kA, diski za MOV zitapasuka na kesi ya plastiki itayeyuka. Mimi huuza jozi kila wakati: kifaa cha kukamata nje, SPD ndani.

Kizuizi cha Umeme ni nini?

Nilisimama kwenye paa la ghala la Texas mnamo 2022 na nikaona fimbo yenye sketi ya kaure iliyopasuka; meneja wa kiwanda alifikiri ilikuwa "ya chuma tu."

Ninaita kifaa cha kuzuia umeme kuwa vali ya kupunguza shinikizo la volteji ya juu; huipa umeme wa ampli 200 000 njia ya moja kwa moja kuelekea duniani ili jengo lisihisi kamwe ngumi.

Jinsi pengo la cheche linavyofanya kazi

Kizuizi kiko kati ya mstari wa juu na gridi ya ardhi. Ndani kuna rundo la vitalu vya varistor. Chini ya voltage ya kawaida ya mstari, rundo ni saketi wazi. Wingu linapogonga, voltage inaruka hadi mamilioni ya volti. Vizuizi vya varistor huzunguka mara moja na mkondo hushuka chini ya kondakta wa shaba hadi kwenye fimbo ya ardhi. Mara tu wimbi linapokwisha, vitalu huzimika tena ili laini iendelee kulisha mizigo. Tukio zima huchukua mikrosekunde 100. Ikiwa vitalu ni vya bei nafuu au vimepasuka hubaki joto; ndiyo maana naomba skani ya thermo kila mwaka.

Madarasa ya volteji utakayoyaona kwenye bamba la majina

Ninanukuu vizuizi katika madarasa matatu ili mnunuzi aweze kulinganisha voltage ya matumizi:

Tofauti ya gharama kati ya China na chapa A

Kizuizi cha polima cha kV 33 kutoka kwa laini yangu ya Wenzhou hupita IEC 60099-4 na hugharimu $49. Umbo lile lile kutoka kwa orodha ya chip za bluu za Ulaya linaorodhesha $210. Nilimruhusu Jeff afanye jaribio la msukumo la kV 15 huko Houston na tofauti ya volteji iliyobaki ilikuwa 3% tu. Aliweka nafasi ya vipande 200 kwa shamba la upepo na akaokoa $32,000.

Wanunuzi wengi hukosa kufunga mtego

Lazima uweke mkia wa shaba wa mita 1 au inductance inageuka kuwa 1000 V kwa kila mita na boliti itaruka kando. Ninatuma mchoro wa stencil kwa kila usafirishaji ili mkandarasi asiweze kukunja waya kuwa koili nadhifu ili "ionekane nadhifu."

Je, ni Tofauti Gani Muhimu Kati ya SPD na Kizuizi cha Umeme?

Niliwahi kupoteza agizo jipya kwa sababu mnunuzi aliwasilisha vitu vyote viwili chini ya "stuff surge" na kununua vizuizi viwili vya kabati.

Ninaweka kadi ya udanganyifu mfukoni mwangu: kifaa cha kukamata kinashughulikia radi kubwa ya 100 kA iliyopigwa nje, SPD inakata mabaki madogo ya kV 20 ndani; yanatofautiana katika nishati, kasi, mahali, na bei.

Mbio za nishati - 1000: 1

Kipigo cha radi cha moja kwa moja kinaweza kutoa megajouli 1000. Kizuizi changu kikubwa zaidi cha kV 33 kinajaribiwa ili kunyonya 10 kJ/kV, takriban 300 kJ jumla. SPD ya paneli inajaribiwa kwa 320 J pekee kwa kila diski ya varistor. Ndiyo maana tunazipanga: kizuizi kinakula nyama ya ng'ombe, SPD inakula makombo.

Mbio za kasi - 1 dhidi ya 100 microseconds

Bolt huinuka katika mikrosekunde moja. Nafasi ya gesi ndani ya kifaa cha kukamata hupiga 0.1 µs. MOV ndani ya SPD inahitaji nanosekunde 25, lakini ni baada ya kebo ndefu kwa hivyo sehemu ya mbele tayari imepunguzwa. Ukibadilisha hizo mbili, MOV hulipuka kabla ya kifaa cha kukamata kuamka.

Mbio za bei – 50: 1

Kizuizi $49, SPD $18. Weka ile ya gharama kubwa juu ya paa ambapo kitengo kimoja tu kinahitajika, na ile ya bei nafuu katika kila paneli ambapo unahitaji ishirini.

Je, SPD Inalindaje Vifaa vya Umeme?

Niliona duka la mikate la Florida likipoteza vinjari vitatu vya masafa yanayobadilika katika mwezi mmoja hadi tulipopata SPD mbili za DIN-reli kwenye basi.

Ninawaeleza mameneja wa mitambo kwamba SPD ni kifaa cha kubana volteji; inaona mwiba ukija, inagonga mlango, na inaruhusu V 600 salama pekee kupitia kwenye PLC na viendeshi vyako.

Hatua kwa hatua kwa maneno rahisi

1. Mwiba unaingia kwenye Mstari wa 1.
2. MOV huhisi volteji nyingi kupita kiasi na upinzani wake huanguka.
3. Mkondo wa ziada husukumwa kando ndani ya upau wa upande wowote.
4. Voltage kati ya Mstari wa 1 na upande wowote haiongei zaidi ya 1.2 kV.
5. Hatua ya kuingiza kiendeshi inaona 480 V pekee pamoja na ripple ndogo na inaendelea kufanya kazi.

Nambari halisi kutoka kwenye benchi langu la majaribio

Nilirusha wimbi la 6 kV 3 kA 8/20 µs kwenye SPD ya 40 kA. Voltage iliyobaki kwenye waya za kutoa ilikuwa 960 V. Kiendeshi cha kawaida cha 480 V kinaweza kuishi 1.5 kV, kwa hivyo kiwango cha juu ni 540 V. Jeff aliomba kiwango cha usalama cha 20%; tulichagua modeli ya 60 kA na tukapata kiwango cha mabaki cha 780 V. Aliacha kununua viendeshi vya ziada.

Meza ninayoacha na timu za matengenezo

Ikiwa kisanduku chochote kitashindwa, telezesha katriji na uingize mpya. Hakuna bisibisi, hakuna kuzima.

Kizuizi cha Umeme Hulindaje Mifumo ya Nguvu?

Nilitazama laini ya kV 33 nchini India ikibadilika na kuyeyuka meta 200 za alumini hadi tulipoweka vizuizi vya polima kwenye kila nguzo.

Ninawaambia wanunuzi wa huduma: kifaa cha kuzuia umeme ni vali ya kupunguza shinikizo angani; hushika mvuke wa volti milioni moja na kuutupa kwenye gridi ya ardhi kabla ya mafuta ya transfoma kuchemka.

Ukadiriaji wa volteji dhidi ya volteji ya mfumo - sheria ya 25%

Chagua kizuia umeme kilichokadiriwa kuwa 75% ya volteji ya mfumo kutoka kwa mstari hadi mstari. Kwenye mfumo wa kV 33 mimi huchagua kizuia umeme cha kV 30. Hilo hutoa kiwango cha 25% ili kizuia umeme kisifanye kazi kwenye uvimbe wa kawaida, lakini bado kinawaka chini ya kiwango cha insulation ya waya cha 170 kV.

Ukaguzi wa nishati kwa urefu wa kondakta wa chini

Nishati ambayo kifaa cha kushikilia lazima kinyonye hukua pamoja na mraba wa mkondo wa kiharusi na urefu wa mkia wa shaba. Ninatumia fomula E = 0.5 × L × I². Kwa kiharusi cha 100 kA na 1 µH/m kwenye mkia wa mita 2, E = 0.5 × 2 × 100 000² = 10 MJ. Kiharusi changu cha 33 kV kimejaribiwa hadi 10 kJ/kV × 30 kV = 300 kJ. Gridi ya ardhi lazima itumie iliyobaki, kwa hivyo ninasisitiza upinzani wa ≤4 Ω duniani.

Utafiti wa kesi - shamba la upepo huko Texas

Turbini 100, kila moja ikiwa na laini ya ukusanyaji wa kV 34.5. Tuliweka kizuizi kimoja kila nguzo ya tatu na kwenye kila transfoma. Miaka miwili baadaye mgomo wa moja kwa moja uligonga awamu ya B. Kizuizi kilifyatua risasi, kifaa cha kufunga tena kilifunguliwa na kufungwa, na turbini hazikusimama kamwe. Bila vizuizi, shirika lingelipa $50,000 kama adhabu ya uzalishaji uliopotea.

Matumizi ya Kawaida ya SPD na Vizuizi vya Umeme ni Yapi?

Niliingia kwenye kiwanda cha viatu cha Kivietinamu ambacho kilikuwa kimetumia $8,000 kwenye fimbo za paa na sifuri kwenye paneli; mashine zao za CNC bado zilishindwa kila dhoruba.

Ninachora sheria rahisi kwenye ubao mweupe: vizuizi hulinda gridi ya nje, SPD hulinda chipsi ndani; weka kila moja mahali ilipojaribiwa au utachoma pesa mara mbili.

Ninapouza SPD

- Viendeshi vya masafa yanayobadilika katika mistari ya extrusion ya plastiki

- Raki za PLC katika viwanda vya chupa

- Taa za michezo za LED kwenye saketi za 480 V

- Paneli za kuingiza data za UPS

Ninapouza vizuizi

- Mistari ya juu ya kV 33 inayotoa mafuta ya mawese kwenye viwanda vya mafuta ya mawese

- Vibadilishaji vya hatua kwa hatua vya turbine ya upepo

- Visanduku vya kuunganisha vya nishati ya jua 1500 V DC

- Vituo vidogo vya reli

Kazi mchanganyiko - vifaa vyote viwili

Hospitali: vizuizi kwenye kipato cha kV 11, SPD kwenye kila paneli ya sakafu.

Vituo vya data: vizuizi kwenye ghala la huduma, SPD kwenye UPS, SPD tena kwenye raki za seva.

Kiwanda cha plastiki cha hivi karibuni cha Jeff: Vizuizi 30 kwenye mstari wa nguzo, Vizuizi 120 vya SPD ndani ya kiwanda. Aliacha kununua kadi za ziada za I/O.

Vizuizi vya SPD na Umeme kwa Kawaida Huwekwa Wapi?

Niliwahi kuona wafanyakazi wa matengenezo wakiunganisha SPD kwenye karatasi ya chuma ya paa; dhoruba ya kwanza ilipiga varistors kupitia kifuniko cha plastiki.

Ninampa kila mkandarasi picha ya ukurasa mmoja: mfungaji anaishi kwenye nguzo au ukingo wa paa, SPD anaishi ndani ya mlango wa paneli kwenye reli ya DIN ya milimita 35; weka waya fupi na zilizonyooka la sivyo inductance itashinda sehemu hiyo.

Karatasi ya kudanganya ya utepe wa I ndani ya milango ya paneli

Mchoro wa mpangilio wa paa la kwanza kwa Jeff

1. Kituo cha hewa (fimbo) kwenye boriti ya juu zaidi.
2. Kondakta wa chini 2 AWG shaba, njia fupi zaidi ya kuelekea kwenye fimbo ya udongo.
3. Kizuizi kimewekwa ukutani, upande wa mstari kuelekea kifaa cha matumizi, upande wa udongo kuelekea fimbo ile ile.
4. Ndani ya ubao mkuu wa kubadilishia, SPD kwenye basi, udongo hadi kwenye upau wa shaba.

Gridi moja ya ardhi, kazi mbili, hakuna mkanganyiko.

Unachaguaje Kifaa Kinachofaa Mahitaji Yako?

Mnunuzi mmoja huko Malaysia aliwahi kunitumia RFQ kwa ajili ya "vitu vya surge" na nikanukuu 500 kati ya kila moja; alihitaji SPD pekee.

Ninauliza maswali matatu: ni voltage gani iliyo kwenye waya, ni nishati gani inayoweza kuigusa, na waya iko wapi? Jibu hayo na nambari ya sehemu inajiandika yenyewe.

Mti wa uamuzi ninaoutumia kutuma barua pepe kwa wanunuzi

1. Je, waya ni kabla ya mita au baada ya?

– Kabla → mkamataji.

– Baada ya → nenda kwa 2.

2. Je, kiwiko hicho kinatoka kwa radi au kutoka kwa mizigo ya ndani?

– Radi → kizuia nje + SPD ndani.

– VFD, munganishaji, kiunganishi → SPD pekee.

3. Volti ya mfumo ni nini?

– 120 V, 277 V, 480 V, 690 V → chagua SPD yenye Uc 15% juu ya nominella.

– 6 kV, 11 kV, 33 kV → kizuia umeme kilichokadiriwa kuwa 75% ya volteji ya mstari.

Jedwali la kuchagua haraka ninalochapisha kwenye nukuu

Zungushia safu mlalo, tia sahihi kwenye PO, funga faili.

Vizuizi vya SPD na Umeme Vinapaswa Kudumishwa na Kujaribiwa Vipi?

Niliruka hadi Ujerumani Machi iliyopita kwa sababu dirisha la SPD liligeuka kuwa jeusi baada ya miezi sita tu; kiwanda kilikuwa kimeunganisha sehemu ya ndani ya ndege nyuma.

Ninawafunza wafanyakazi: kutazama dirishani kila robo mwaka, kupima uvujaji mara moja kwa mwaka, na kupima joto baada ya kila dhoruba; ikiwa mwili wa kifaa cha kukamata una joto zaidi ya nyuzi joto 10 kuliko mazingira, ubadilishe kabla haujalipuka.

Orodha ya ukaguzi ya ukurasa mmoja ninayoibandika kwenye milango ya paneli

Seti ya vipuri ninayosafirisha kwa kila oda

- 5% ya katriji za MOV za ziada kwa SPD

- Vizuizi 2 vya ziada vya polima kwa ajili ya vizuizi

- Kipimajoto 1 cha infrared, modeli ya DT-380

Jeff anaweka vifaa dukani; muda wa kutofanya kazi umepungua kutoka saa 8 kwa mwaka hadi sifuri.

Hitimisho

Nimejenga kiwanda cha mita za mraba 2,000 na kusafirisha vifaa 300,000 kwa kuangalia sheria moja rahisi: kizuizi nje, SPD ndani.

Fungua paneli yako, angalia waya, na uagize mlinzi sahihi leo—mashine zako na mhasibu wako watakushukuru.