توضیحات:
این پاورپوینت با موضوع برقگیرهای اکسید روی و استاندارد برقگیرها با 46 اسلاید با عناوین زیر
•مقدمه
•انواع برق گیر
1-فاصله هوائی
2- سیلیکون کارباید
3- اکسید فلزی
•انتخاب برق گیرها
•نکاتی درمورد برقگیرها
پارامترهای مهم در انتخاب برقگیر
•برسی پارامترهای انتخابی برقگیر

منابع

مقدمه:

برقگیرها بایستی قادر به حفاظت تجهیزات برقی در مقابل تخریب در اثر صاعقه باشند ، از طرف دیگر نبایستی در اثر بروز اشکالاتی در شبکه ( مثل کلیدزنی یا اتصال فاز با زمین و یا . . . ) بی جا عمل نموده یا صدمه ببیند . در هر حال ، انتخاب باید جامع شرایط بوده ، همچنین صرفه اقتصادی نیز مورد توجه قرار گیرد .

در این مقاله علاوه بر تحلیل اصول کار و ساختمان برقگیرهای اکسید فلزی ( MOV ) و مقایسه آنها با نوع متداول سیلیکون کار باید ( SiC ) ، پارامترهای مهم در برقگیر و نحوه انتخاب آن مورد تحلیل قرار می گیرند .

انواع برق گیر
1-فاصله هوائی
•ابتدایی ترین روش حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از « فاصله هوایی » بوده است
( مانند شاخک برقگیر ) که دو مشکل ایجاد می نماید . اولاً ، پس از گذر موج سیار جرقه پاک نمی شود و تا پایا ن نیم سیکل و یا قطع ولتاژ ادامه پیدا کرده و خط را اتصال کوتاه می نماید .

در نتیجه پس از هر بار جرقه ، شبکه بایستی بی برق شده و مجدداً برقدار گردد . ثانیاً ، از آنجایی که همیشه در فاصله هوایی جرقه با تأخیر واقع می شود ، اضافه ولتاژی در فاصله هوایی ظاهر می گردد
2- سیلیکون کارباید
•روش متداول حفاظت در مقابل صاعقه استفاده از برقگیرهای SiC (سیلیکون کارباید ) بوده است . در این برقگیرها تعدادی قرص SiC روی هم قرار گرفته و تعدادی فاصله هوایی نیز با قرصها سری می گردد

مواد SiC دارای مقاومت الکتریکی غیر خطی بوده و در جریانهای مختلف مقاومت های متفاوت ازخود نشان میدهد

در یک برقگیر 24 کیلو ولتی حدود 50 اهم در جریان A 500 و درحدود 2 اهم درجریان ka100 این خاصیت موجب می شود که در ایمپالسهای با جریان زیاد ، ولتاژ دوسر برقگیر پایین نگه داشته شده و در نتیجه تجهیزات مورد حفاظت آسیب نبینند .

از طرف دیگر برای اینکه در حالتهای عادی از عبور جریان در برقگیر جلوگیری شود ، فواصل هوایی مورداستفاده قرار می گیرند

پس از اعمال موج ضربه ( یا اضافه ولتاژهای به اندازه کافی بزرگ ) فاصله هوایی هادی شده و بارای الکتریکی را به زمین هدایت می نمایند . اما پس از گذر موج ضربه یا رفع اضافه ولتاژ ، جرقه در فاصله هوایی ازبین نرفته و تا پایان همان نیم سیکل از ولتاژ متناوب ادامه خواهد داشت . این جریان که « جریان متعاقب موج » نامیده می شود در حدود 100 تا 500 آمپر می باشد
اصول عملکرد غیر خطی بودن مقاومت در مواد SiC چگونه است؟؟

به این ترتیب است که در مدت زمان هدایت ضربه ، انرژی زیاد ضربه موجب حرارت شدید در مرز دانه های مادۀ SiC شده (شکل 4 ) و این باعث کاهش مقاومت می گردد( شکل 5 ) ، و اجازه می دهد که موج ضربه با عبور از حداقل مقاومت وارد زمین شود . پس از گذر موج ضربه ، توده بلوک SiC مرزهای دانه ها را به سرعت خنک کرده و باعث افزایش سریع مقاومت بلوک می شود .

این افزایش در مقاومت ، دامنه جریان متناوب شبکه را که متعاقب موج ضربه عبور می کند به چند صد آمپر تقلیل می دهد . فاصله هوایی به شکلی طراحی می شود که در اولین گذر جریان از صفر جریان را قطع نماید فاصله هوایی و بلوک بگونه ای با هم عمل می نمایند که عملکرد مناسبی حاصل شود

توزیع پتانسیل یکنواخت روی فاصله های هوایی سری شده با یکدیگر توسط مقاومتهای ساخته شده از جنس سرامیک و به شکل رینگ تأمین می گردد

در نوع مدرنتر برقگیرهای SiC برای کاهش تلفات ازچه روشی استفاده میشود؟؟

در نوع مدرنتر برقگیرهای SiC برای کاهش تلفات در برقگیر که منجر به افزایش عمر و قابلیت اطمینان و تحمل بیشتر انرژی می گردد ، از روشهای مغناطیسی برای خاموش کردن جرقه در فاصله هوایی پس از گذر موج و در نتیجه قطع جریان متعاقب موج استفاده می شود
3- اکسید فلزی

نوع مدرن برقگیرها دارای بلوکهائی با مقاومت الکتریکی غیرخطی و از جنس اکسید فلزات می باشد .

این بلوکها به MOV مشهور هستند و به این علت که حدود 95 درصد از مواد این بلوکها را اکسید روی تشکیل می دهد به آنها ZNO نیز گفته می شود

اصول هدایت این نوع برقگیر بر اساس اثر واریستوری می باشد که از زینتر شدن اکسید روی با دیگر اکسیدهای فلزی حاصل می شود . شکل 9 نشان دهندۀ اصول ساده عملکرد واریستور می باشد . دانه های اکسید روی هادی خوبی هستند در حالی که اکسیدهای فلزی دیگر عایق خوبی هستند محل اتصال هر دو دانه اکسید روی در ناحیه ای به ضخامت 1 نانومتر تشکیل یک میکرو واریستور را می دهد

هر میکرو واریستور دقیقاً با یک دیود زینر ( با منحنی قرینه ) قابل مقایسه می باشد که ولتاژ شکست آن حدود 5/3 ولت می باشد ( 2/3 تا 8/3 ولت ) و تکنیک ولتاژ سد و حاملهای اقلیت و اکثریت و حفره و الکترون و همچنین الکترون ولت اکسید روی تعیین کننده این ولتاژ شکست می باشد .


درعملکرد میکرو واریستورهای سری موازی چه نتایجی قابل طرح میباشد
.1ولتاژ هر میکرو واریستور مستقل از قطر هر دانه اکسید روی و حدود 5/3 ولت است .

.2در یک ارتفاع مشخص از بلوک اکسید روی در صورت داشتن دانه های ریزتر ولتاژ هدایت بالاتری خواهیم داشت .

.3دوبرابرکردن ارتفاع بلوک موجب دوبرابر شدن سطح حفاظتی می گردد زیرا تعداد میکرو واریستورهای سری شده دوبرابر شده است .

.4دوبرابر کردن سطح مقطع بلوک موجب دو برابر شدن قابلیت عبور موج ضربه می گردد زیرا تعداد میکرو واریستورهای موازی شده یا تعداد مسیرهای موازی جریان دوبرابر شده است


.5دوبرابر شده حجم بلوک موجب تقریباً دوبرابرشدن قابلیت جذب انرژی می گردد . زیرا تعداد جذب کننده های انرژی دوبرابر شده است

.6قابلیت سری و موازی شدن میکرو واریستورها باعث کاربرد آنها در قدرتهای خیلی زیاد گردیده است ، در حالیکه در نیمه هادی هاحرارت فقط در محل اتصال p-n تلف شده و نیمه هادی ها براحتی بایکدیگر سری و موازی نمی گردند .
.7ابعاد هر ذره اکسید روی بین 10 تا 100 میکرو متر و متناسب با نوع طاحی انتخاب می گردد.
.8واریستور در ولتاژ نامی جریانی در حدود 100 میکرو آمپر از خود عبور می دهد . بنابر این نیازی به وجود فاصله هوایی جهت قطع عبور جریان از بلوکها در شرایط کار عادی نمی باشد .

واریستورهای ZnO درچه شرایطی آسیب پذیرند؟؟

1- ایمپالس جریان زیاد و تلفات بیش از حد انرزی در عنصر عنصر ZnO موجب تخریب برقگیر می شود .

2- اضافه بار دائمی باعث تخریب اتصال p-n بین دانه های اکسیدروی شده و در نتیجه موجب امتزاج دانه های منفصل اکسیدروی می گردد . در نهایت فقط مقاومت تودۀ اکسیدروی باقی می ماند که بصورت یک جسم هادی عمل می نماید

3- اضافه بار محدود و دائمی باعث تخریب برگشت ناپذیر قسمتی از عناصر میکرو واریستور شده و مشخصه ولتاژ جریان بلوک ZnO را تغییر می دهد ( مشخصه را مقداری شیفت می دهد ) .

در صورتی که این مورد اتفاق بیفتد معمولاً ولتاژ واریستور در جریان ثابت 10% کاهش می یابد .

4- چنانچه برقگیر دچار اضافه بار شود و خطا بسرعت برطرف نگردد ، واریستور ضایع خواهد شد . مثلاً هنگامی که بین خطی با ولتاژ بالا با خطی با ولتاژ کمتر یک اتصالی واقع شود ( بعنوان مثال اتصالی خط kv63 با خط kv20 ) واریستور خط با ولتاژ کمتر داغ شده و تخریب می گردد . در چنین موقعیتی ایزولاتور نیز شکسته و یا منفجر می شود .

بنابراین برای جلوگیری از خطرات احتمالی می بایست پیش بینی های لازم انجام شود .

انتخاب برق گیرها

نکاتی درمورد برقگیرها
برقگیرها عمدتاً برای حفاظت ترانسفورماتورها بکار می روند .
آنها همچنین حفاظت کابل های فشار قوی را نیز بعهده می گیرند
برقگیرها با وسیله تحت حفاظت موازی می شوند . این کار عموماً با قرار گرفتن بین فاز و زمین انجام می گیرد .
برقگیرها می بایست هرچه نزدیک تر به وسیله تحت حفاظت نصب شوند .