حفاظت تجهيزات الكترونيكي در برابر صاعقه و فراتاخت ولتاژ (Surge Protection)
اصول كلي سيستمهاي حفاظت (IEC 61312) – - قسمت اول
مقدمه
از شروع عصر جديد تا بحال، صاعقه منشاء آتش سوزي و خطرات زيادي بوده است. اول بار، اتوفن گوريك (1602 -1686) (Otto Von Guericke) فيزيكدان و مهندس معروف، تشابه ميان تخليه هاي الكترواستاتيكي آزمايشگاهي و شوكهاي (Surge) ناشي از صاعقه را كشف كرد.
بر اساس اين فرضيه كه صاعقه يك پديده الكتريكي است، بنجامين فرانكلين ( 1706-1790) ، سياستمدار، دانشمند و نويسنده معروف در سال 1752 پيشنهاد كرد كه جرقه هاي صاعقه توسط ميله هاي نوك تيز جذب و سپس توسط هادي فلزي به زمين هدايت شوند. به اين صورت وي را مي توان پايه گذار سيستم حفاظت در برابر صاعقه، ناميد.
@LightningEarthing
سالهاي قبل از 1752 يك فرانسوي بنام فرانسيس دليبارد (Delibard)، توسط يك آزمايش، توانسته بود ثابت كند كه فعاليت هاي طوفان بر اساس پروسه هاي الكتريكي است. او روي تپه اي در نزديكي پاريس، يك ميله فولادي 12 متري را روي يك بطري شيشه اي بطور عايق از زمين نصب كرد.
در طي يك طوفان، دستيار او توانست طول جرقه هاي 4 سانتيمتري را كه در انتهاي ميله ظاهر شده بود، اندازه گيري كند. اين جرقه ها درست مشابه جرقه هايي بودند كه در آزمايشگاههاي آن زمان، از تخليه هاي الكترواستاتيكي بدست مي آمدند. در پي آن، اولين بار كشيشي، يك ميله ساده روي بام كليسا نصب و آنرا توسط يك مفتول فلزي به زمين هدايت كرد و نهايتا فرانكلين نيز در سال 1765، اولين وسيله حفاظت از صاعقه را در فيلادلفياي آمريكا ساخت.
هنگامي كه عملكرد صحيح اين روش ها بر همگان ثابت شد، دستورالعملهاي مدوني جهت ساخت و نصب صحيح سيستم، تهيه و تدوين شد و بزودي گسترش پيدا كردند.
@LightningEarthing
اصول كلي سيستمهاي حفاظت (IEC 61312) – - قسمت اول
مقدمه
از شروع عصر جديد تا بحال، صاعقه منشاء آتش سوزي و خطرات زيادي بوده است. اول بار، اتوفن گوريك (1602 -1686) (Otto Von Guericke) فيزيكدان و مهندس معروف، تشابه ميان تخليه هاي الكترواستاتيكي آزمايشگاهي و شوكهاي (Surge) ناشي از صاعقه را كشف كرد.
بر اساس اين فرضيه كه صاعقه يك پديده الكتريكي است، بنجامين فرانكلين ( 1706-1790) ، سياستمدار، دانشمند و نويسنده معروف در سال 1752 پيشنهاد كرد كه جرقه هاي صاعقه توسط ميله هاي نوك تيز جذب و سپس توسط هادي فلزي به زمين هدايت شوند. به اين صورت وي را مي توان پايه گذار سيستم حفاظت در برابر صاعقه، ناميد.
@LightningEarthing
سالهاي قبل از 1752 يك فرانسوي بنام فرانسيس دليبارد (Delibard)، توسط يك آزمايش، توانسته بود ثابت كند كه فعاليت هاي طوفان بر اساس پروسه هاي الكتريكي است. او روي تپه اي در نزديكي پاريس، يك ميله فولادي 12 متري را روي يك بطري شيشه اي بطور عايق از زمين نصب كرد.
در طي يك طوفان، دستيار او توانست طول جرقه هاي 4 سانتيمتري را كه در انتهاي ميله ظاهر شده بود، اندازه گيري كند. اين جرقه ها درست مشابه جرقه هايي بودند كه در آزمايشگاههاي آن زمان، از تخليه هاي الكترواستاتيكي بدست مي آمدند. در پي آن، اولين بار كشيشي، يك ميله ساده روي بام كليسا نصب و آنرا توسط يك مفتول فلزي به زمين هدايت كرد و نهايتا فرانكلين نيز در سال 1765، اولين وسيله حفاظت از صاعقه را در فيلادلفياي آمريكا ساخت.
هنگامي كه عملكرد صحيح اين روش ها بر همگان ثابت شد، دستورالعملهاي مدوني جهت ساخت و نصب صحيح سيستم، تهيه و تدوين شد و بزودي گسترش پيدا كردند.
@LightningEarthing
واژه " حفاظت خارجي در مقابل صاعقه " عبارتست از حفاظت انسانها و تجهيزات موجود در ساختمان، از ضربه مستقيم صاعقه كه مي تواند منجر به انهدام و آتش سوزي گردد. در آغاز اينگونه حفاظت به تنهايي كافي به نظر مي رسيد، اما از نيمه سالهاي 1970 با گسترش كاربرد تجهيزات الكترونيكي، وضعيت تغيير يافت.
كاربرد وسيع سيستمهاي الكترونيكي، موجب افزايش صدمات وارده به اين تجهيزات در اثر صاعقه و اضافه ولتاژهاي ناشي از آن شد. اما به مرور و با بكار بستن مقررات خاص سيستم هاي حفاظتي، هزينه ناشي از اين صدمات بطور قابل ملاحظه اي كاهش پيدا كرد.
@LightningEarthing
*حفاظت تجهيزات در مقابل فراتاخت هاي و لتاژ ناشي از صاعقه
صاعقه يك پديده طبيعي و خارج از كنترل بشر بوده كه همواره موجب صدمات مالي و جاني فراوان شده است. امروزه با لحاظ كردن مقررات و ضوابط خاصي مي توان از اين صدمات جلوگيري كرده و تا حد زيادي خسارت ناشي از آن را كاهش داد.
هاديهاي جاذب صاعقه بر روي ساختمانهاي بلند، كليساها و برجها نصب مي شوند. هرچند كه اينگونه سيستم هاي حفاظتي همانند سيستمهاي اعلام حريق براي ساختمانهاي بلند الزامي است، اما به تنهايي، قادر به تامين حفاظت مناسب براي وسايل الكترونيكي نخواهند بود.
سيستم هاي الكترونيكي داراي ساختمان پيچيده اي هستند و از ميكروپروسسورها و المانهاي نيمه هادي تشكيل شده اند كه اين عناصر در مقابل اضافه ولتاژ بسيار آسيب پذير مي باشند. تجربه نشان داده است كه تخليه صاعقه تا فاصله يك كيلومتر و حتي بيشتر مي تواند براي تجهيزات الكترونيكي خطرآفرين باشد.
@LightningEarthing
كاربرد وسيع سيستمهاي الكترونيكي، موجب افزايش صدمات وارده به اين تجهيزات در اثر صاعقه و اضافه ولتاژهاي ناشي از آن شد. اما به مرور و با بكار بستن مقررات خاص سيستم هاي حفاظتي، هزينه ناشي از اين صدمات بطور قابل ملاحظه اي كاهش پيدا كرد.
@LightningEarthing
*حفاظت تجهيزات در مقابل فراتاخت هاي و لتاژ ناشي از صاعقه
صاعقه يك پديده طبيعي و خارج از كنترل بشر بوده كه همواره موجب صدمات مالي و جاني فراوان شده است. امروزه با لحاظ كردن مقررات و ضوابط خاصي مي توان از اين صدمات جلوگيري كرده و تا حد زيادي خسارت ناشي از آن را كاهش داد.
هاديهاي جاذب صاعقه بر روي ساختمانهاي بلند، كليساها و برجها نصب مي شوند. هرچند كه اينگونه سيستم هاي حفاظتي همانند سيستمهاي اعلام حريق براي ساختمانهاي بلند الزامي است، اما به تنهايي، قادر به تامين حفاظت مناسب براي وسايل الكترونيكي نخواهند بود.
سيستم هاي الكترونيكي داراي ساختمان پيچيده اي هستند و از ميكروپروسسورها و المانهاي نيمه هادي تشكيل شده اند كه اين عناصر در مقابل اضافه ولتاژ بسيار آسيب پذير مي باشند. تجربه نشان داده است كه تخليه صاعقه تا فاصله يك كيلومتر و حتي بيشتر مي تواند براي تجهيزات الكترونيكي خطرآفرين باشد.
@LightningEarthing
به منظور مقابله با اين خسارات و ايجاد يك سيستم حفاظتي مناسب، شركت هاي متخصص در اين زمينه، در پي گسترش ساخت هرچه بيشتر تجهيزات خاص اين گونه حفاظت ها هستند. همانطور كه امروزه، وجود فيوز، در حفاظت سيستمهاي تغذيه در مقابل اتصاليها، بسيار ضروري است، وجود ارسترهاي حفاظت در مقابل ولتاژهاي ضربه نيز لازم و ضروري به نظر مي رسد. ضمن آنكه تنها بخشي از اضافه ولتاژها در اثر تخليه صاعقه بوده و بخش عمده آنها ناشي از عمليات سوئيچينگ و حوادث تغذيه، ايجاد مي شوند.
متاسفانه هيچ راهي براي پيش بيني محل و زمان وقوع صاعقه وجود ندارد. در صورتي كه ميزان، منشاء و توالي وقوع ساير اضافه ولتاژها، با وسايل مناسب قابل اندازه گيري و بررسي مي باشند. اما بهرحال، تجهيزات حفاظتي مشابهي براي شوكهاي خط تغذيه، ناشي از سوئيچينگ و يا صاعقه، بكار مي روند.
در هر دو حالت، لازم است كه اين تجهيزات كاملا منطبق با مشخصات فني دستگاه مورد حفاظت انتخاب شوند، بطوريكه عمل حفاظت بدون توقف در عمليات سيستم انجام پذيرد. اين امر، مشاوره با متخصصين مربوطه را در اين زمينه طلب مي كند.
@LightningEarthing
متاسفانه هيچ راهي براي پيش بيني محل و زمان وقوع صاعقه وجود ندارد. در صورتي كه ميزان، منشاء و توالي وقوع ساير اضافه ولتاژها، با وسايل مناسب قابل اندازه گيري و بررسي مي باشند. اما بهرحال، تجهيزات حفاظتي مشابهي براي شوكهاي خط تغذيه، ناشي از سوئيچينگ و يا صاعقه، بكار مي روند.
در هر دو حالت، لازم است كه اين تجهيزات كاملا منطبق با مشخصات فني دستگاه مورد حفاظت انتخاب شوند، بطوريكه عمل حفاظت بدون توقف در عمليات سيستم انجام پذيرد. اين امر، مشاوره با متخصصين مربوطه را در اين زمينه طلب مي كند.
@LightningEarthing
1) علل خسارات :
ورود ميكروپروسسورها به دايره تكنولوژي كاربردهاي وسيعي را ايجاد كرده بطوريكه حتي تا چند سال پيش هم قابل لمس نبود. كوچك شدن ساختمان نيمه هاديها و كاهش طول هاديهاي الكتريكي تا كمتر از 2 μm ، موجب سرعت بالاي عمليات و ظرفيت بالاي ذخيره سازي اطلاعات شده است. از طرف ديگر، اين عناصر نسبت به اضافه ولتاژها بسيار حساس بوده و آسيب پذيري آنها را از اين بابت نمي توان از نظر دور داشت. بعلت فاصله هاي ميكروسكوپي ميان عناصر الكترونيكي و لايه هاي عايقي ظريف آنها، ولتاژهاي ضربه موجب شكستهاي عايقي و در نهايت خرابي و انهدام قطعات مي شوند. حتي اگر اين اضافه ولتاژها بيش از چند ميكروثانيه هم ادامه نداشته باشند، باز مي توانند موجب خرابي نيمه هاديها و توقف طولاني كل سيستم گردند.
پيش از اينها، اهميت زيادي به حفاظت تجهيزات الكترونيكي و مدارات الكتريكي در مقابل شوكهاي (Surge) سيستم هاي تغذيه، اينكه، تنها بعضي از سازنده ها اين عناصر حفاظتي را در تجهيزات الكترونيكي خود نصب ميكردند. تنها در ً داده نمي شد خصوصا سال 1986، اين نوع صرفه جويي هاي بي مورد بخشهاي توليدي كمپانيهاي بيمه آلمان را ناچار كرد، كه تاوان اين خسارت را تا مبلغ 100 ميليون مارك بپردازند. هرچند كه ميزان خسارات تجهيزات بيمه نشده يا خسارات توقف و از كارافتادن سيستمها به درستي مشخص نيست.
@LightningEarthing
ورود ميكروپروسسورها به دايره تكنولوژي كاربردهاي وسيعي را ايجاد كرده بطوريكه حتي تا چند سال پيش هم قابل لمس نبود. كوچك شدن ساختمان نيمه هاديها و كاهش طول هاديهاي الكتريكي تا كمتر از 2 μm ، موجب سرعت بالاي عمليات و ظرفيت بالاي ذخيره سازي اطلاعات شده است. از طرف ديگر، اين عناصر نسبت به اضافه ولتاژها بسيار حساس بوده و آسيب پذيري آنها را از اين بابت نمي توان از نظر دور داشت. بعلت فاصله هاي ميكروسكوپي ميان عناصر الكترونيكي و لايه هاي عايقي ظريف آنها، ولتاژهاي ضربه موجب شكستهاي عايقي و در نهايت خرابي و انهدام قطعات مي شوند. حتي اگر اين اضافه ولتاژها بيش از چند ميكروثانيه هم ادامه نداشته باشند، باز مي توانند موجب خرابي نيمه هاديها و توقف طولاني كل سيستم گردند.
پيش از اينها، اهميت زيادي به حفاظت تجهيزات الكترونيكي و مدارات الكتريكي در مقابل شوكهاي (Surge) سيستم هاي تغذيه، اينكه، تنها بعضي از سازنده ها اين عناصر حفاظتي را در تجهيزات الكترونيكي خود نصب ميكردند. تنها در ً داده نمي شد خصوصا سال 1986، اين نوع صرفه جويي هاي بي مورد بخشهاي توليدي كمپانيهاي بيمه آلمان را ناچار كرد، كه تاوان اين خسارت را تا مبلغ 100 ميليون مارك بپردازند. هرچند كه ميزان خسارات تجهيزات بيمه نشده يا خسارات توقف و از كارافتادن سيستمها به درستي مشخص نيست.
@LightningEarthing
1-1) فراتاخت ولتاژ ناشي از حوادث جوي(صاعقه)
دلايل بروز ولتاژهاي ضربه در طي فعاليتهاي طوفاني به شرح زير است :
-ضربه مستقيم صاعقه (بطور مثال از طريق سيستم صاعقه گير ساختمان)
-اصابت صاعقه به ساختمانهاي مجاور (بطور مثال القاء امواج صاعقه روي خطوط تجهيزات EDP)
-صاعقه اي كه در دور دست اتفاق مي افتد و موجب القاء ولتاژهاي ضربه روي تجهيزات حساس مي شود.
@LightningEarthing
دلايل بروز ولتاژهاي ضربه در طي فعاليتهاي طوفاني به شرح زير است :
-ضربه مستقيم صاعقه (بطور مثال از طريق سيستم صاعقه گير ساختمان)
-اصابت صاعقه به ساختمانهاي مجاور (بطور مثال القاء امواج صاعقه روي خطوط تجهيزات EDP)
-صاعقه اي كه در دور دست اتفاق مي افتد و موجب القاء ولتاژهاي ضربه روي تجهيزات حساس مي شود.
@LightningEarthing
زبانه هاي رعد و برق (ابر به ابر) نيزحتي جائيكه بار الكتريكي به زمين هدايت نميشود به علت ايجاد ميدانهاي شديد الكترومغناطيسي ميتواند موجب بروز اضافه ولتاژهاي القايي روي خطوط انتقال هوايي و در نهايت صدمات و خسارات بعدي شود.
@LightningEarthing
@LightningEarthing
پي آمدهاي يك صاعقه
هنگاميكه صاعقه اي به وقوع مي پيوندد، با توجه به مقاومت مسير تخليه به زمين، پتانسيل زمين، افزايش مي يابد. زمانيكه هاديهاي حفاظتي (PE) به بدنه فلزي دستگاهها متصل هستند، اين افزايش پتانسيل، ميتواند موجب بروز جرقه شود. در صورتيكه با اجراي يك سيستم هم پتانسيل و اتصال تمامي تاسيسات به آن و سپس به يك زمين مشترك، ميتوان از بروز جرقه هايي كه در اثر اختلاف پتانسيل بوجود مي آيند، جلوگيري نمود.
@LightningEarthing
اضافه ولتاژ ميتواند در اثر القاء (در نتيجه ميدانهاي شديد الكترومغناطيسي) ايجاد شود. بطوريكه در يك تاسيسات، بعلت حجم زياد كابلها و ساير هاديهاي داخل يك ساختمان، ميدانهاي بسيار شديد الكترومغناطيسي ناشي از صاعقه، ميتواند منجر به ولتاژهاي القايي شديد با پيك 100 KV شود.
گاهي نيز ولتاژهاي ضربه از بيرون ساختمان و از طريق خطوط تغذيه، تلفن و سيگنال وارد ساختمان شده و موجب صدمه به تجهيزات الكترونيكي ميشوند.
@LightningEarthing
هنگاميكه صاعقه اي به وقوع مي پيوندد، با توجه به مقاومت مسير تخليه به زمين، پتانسيل زمين، افزايش مي يابد. زمانيكه هاديهاي حفاظتي (PE) به بدنه فلزي دستگاهها متصل هستند، اين افزايش پتانسيل، ميتواند موجب بروز جرقه شود. در صورتيكه با اجراي يك سيستم هم پتانسيل و اتصال تمامي تاسيسات به آن و سپس به يك زمين مشترك، ميتوان از بروز جرقه هايي كه در اثر اختلاف پتانسيل بوجود مي آيند، جلوگيري نمود.
@LightningEarthing
اضافه ولتاژ ميتواند در اثر القاء (در نتيجه ميدانهاي شديد الكترومغناطيسي) ايجاد شود. بطوريكه در يك تاسيسات، بعلت حجم زياد كابلها و ساير هاديهاي داخل يك ساختمان، ميدانهاي بسيار شديد الكترومغناطيسي ناشي از صاعقه، ميتواند منجر به ولتاژهاي القايي شديد با پيك 100 KV شود.
گاهي نيز ولتاژهاي ضربه از بيرون ساختمان و از طريق خطوط تغذيه، تلفن و سيگنال وارد ساختمان شده و موجب صدمه به تجهيزات الكترونيكي ميشوند.
@LightningEarthing
2-1) اضافه ولتاژهاي ناشي از سوئيچينگ (SEMP)
اضافه ولتاژهاي لحظه اي (Surge) ناشي از نوسانات بار، ميتواند روي خطوط فشار ضعيف و فشار قوي پديد آيد.
الف) در سيستمهاي فشار قوي اين نوسانات بدلايل زير است
- قطع جريان مدارات خازن، ترانس و خطوط كابلي
- قطع و وصل بارهاي پريوديك سنگين مانند ماشينهاي پر قدرت
- اتصال كوتاه
@LightningEarthing
شوك (Surge) ايجاد شده در سيستم فشار قوي (در موارد فوق) نيز متعاقبا در سيستم فشار ضعيف اثر گذاشته و منجر به اضافه ولتاژهاي چند 10 كيلوولت در كابلها ميشود.
ب) در سيستمهاي فشار ضعيف اين اضافه ولتاژها زماني اتفاق مي افتند كه مجموعه وسيعي از دستگاههاي الكتريكي مشغول بكار باشند و ناگهان بارهاي سنگين از مدار تغذيه قطع شوند.
اين اضافه ولتاژهاي القايي بخصوص زماني ايجاد ميشوند كه مصرف كننده هاي توان راكتيو بطور مثال: خازنها، ترانسفورماتورها، كويلها، رله ها و كنتاكتورها قطع شوند و يا در جاييكه سيستمهاي كنترل فاز بكار رفته باشند و يا هنگامي كه فيوزها و C.Bها در اثر بروز خطا، قطع ميشوند.
لازم به يادآوري است كه تنها تجهيزات صنعتي، عامل بروز ضربه هاي ولتاژ نيستند، بلكه وسايل خانگي مانند جارو برقي، سشوار و .. . . لامپهاي فلورسنت (در هنگام روشن شدن) ، اضافه ولتاژهاي لحظه اي، ايجاد مي كنند.
@LightningEarthing
اضافه ولتاژهاي لحظه اي (Surge) ناشي از نوسانات بار، ميتواند روي خطوط فشار ضعيف و فشار قوي پديد آيد.
الف) در سيستمهاي فشار قوي اين نوسانات بدلايل زير است
- قطع جريان مدارات خازن، ترانس و خطوط كابلي
- قطع و وصل بارهاي پريوديك سنگين مانند ماشينهاي پر قدرت
- اتصال كوتاه
@LightningEarthing
شوك (Surge) ايجاد شده در سيستم فشار قوي (در موارد فوق) نيز متعاقبا در سيستم فشار ضعيف اثر گذاشته و منجر به اضافه ولتاژهاي چند 10 كيلوولت در كابلها ميشود.
ب) در سيستمهاي فشار ضعيف اين اضافه ولتاژها زماني اتفاق مي افتند كه مجموعه وسيعي از دستگاههاي الكتريكي مشغول بكار باشند و ناگهان بارهاي سنگين از مدار تغذيه قطع شوند.
اين اضافه ولتاژهاي القايي بخصوص زماني ايجاد ميشوند كه مصرف كننده هاي توان راكتيو بطور مثال: خازنها، ترانسفورماتورها، كويلها، رله ها و كنتاكتورها قطع شوند و يا در جاييكه سيستمهاي كنترل فاز بكار رفته باشند و يا هنگامي كه فيوزها و C.Bها در اثر بروز خطا، قطع ميشوند.
لازم به يادآوري است كه تنها تجهيزات صنعتي، عامل بروز ضربه هاي ولتاژ نيستند، بلكه وسايل خانگي مانند جارو برقي، سشوار و .. . . لامپهاي فلورسنت (در هنگام روشن شدن) ، اضافه ولتاژهاي لحظه اي، ايجاد مي كنند.
@LightningEarthing
3-1) اضافه ولتاژهاي ناشي از تخليه هاي الكترواستاتيكي (ESD)
هنگاميكه شخصي موهاي خود را شانه ميزند، مقدار زيادي بارهاي الكترواستاتيك بوجود مي آيد كه براي انسان بي خطر است. در تاريكي، با ديدن جرقه هايي كه ايجاد ميشود، ميتوان به وجود اين انرژي پي برد. وقتي كه روي يك كف عايق حركت كنيم در اثر اصطكاك، اين پديده بوجود مي آيد. لازم بذكر است كه پتانسيل جرقه در اثر تخليه بارهاي الكتريكي بين دو جسم گاهي نزديك به30 KVاست.
@LightningEarthing
هنگاميكه فردي كه توسط بارهاي الكترواستاتيكي شارژ شده است، با يك وسيله الكترونيكي مثلا كامپيوتر و يا ماشين حساب شرع بكار ميكند، بخشي از اين بار به صفحه كليد تخليه ميشود. در اين حالت نياز به كابل و يا هيچ هادي ديگري نبوده و تنها هنگام تماس، بصورت جرقه اين تخليه صورت ميگيرد. بعلت حجم وسيع عناصر هادي در صفحه كليد، اين جرقه هاي الكترواستاتيكي ميتواند موجب خسارت شود.
كفپوشهاي اتاق و لباسهايي از جنس الياف مصنوعي و نيز كفشها با كفه هاي كاملا عايق، در هواي خشك اتاق ميتوانند به تجمع بارهاي الكترواستاتيكي بسيار كمك كنند.
@LightningEarthing
هنگاميكه شخصي موهاي خود را شانه ميزند، مقدار زيادي بارهاي الكترواستاتيك بوجود مي آيد كه براي انسان بي خطر است. در تاريكي، با ديدن جرقه هايي كه ايجاد ميشود، ميتوان به وجود اين انرژي پي برد. وقتي كه روي يك كف عايق حركت كنيم در اثر اصطكاك، اين پديده بوجود مي آيد. لازم بذكر است كه پتانسيل جرقه در اثر تخليه بارهاي الكتريكي بين دو جسم گاهي نزديك به30 KVاست.
@LightningEarthing
هنگاميكه فردي كه توسط بارهاي الكترواستاتيكي شارژ شده است، با يك وسيله الكترونيكي مثلا كامپيوتر و يا ماشين حساب شرع بكار ميكند، بخشي از اين بار به صفحه كليد تخليه ميشود. در اين حالت نياز به كابل و يا هيچ هادي ديگري نبوده و تنها هنگام تماس، بصورت جرقه اين تخليه صورت ميگيرد. بعلت حجم وسيع عناصر هادي در صفحه كليد، اين جرقه هاي الكترواستاتيكي ميتواند موجب خسارت شود.
كفپوشهاي اتاق و لباسهايي از جنس الياف مصنوعي و نيز كفشها با كفه هاي كاملا عايق، در هواي خشك اتاق ميتوانند به تجمع بارهاي الكترواستاتيكي بسيار كمك كنند.
@LightningEarthing
2) اصول اساسي حاكم بر ضوابط حفاظتي
صاعقه را به هيچ عنوان، بطور موثر و قطعي نيمتوان پيش بيني كرد. تناوب فعاليتهاي جوي بطور متوسط و بصورت آماري ثبت شده است، در حاليكه محل و زمان واقعي صاعقه، كاملا تصادفي است. اما بهرحال، بررسي هزينه يك سيستم حفاظتي مناسب در مقابل صدمات صاعقه و اضافه ولتاژها، كاملا امكان پذير است.
تجهيزات حفاظتي كه امروزه در دسترس هستند، تقريبا براي تمامي موارد مذكور، راه حل مناسب ارائه داده اند. دستگاههايي كه به ارسترهاي مناسب خط تغذيه مجهز نبوده و در معرض خطرات صاعقه قرار دارند، در واقع منطبق بر استانداردهاي جهاني نمي باشند.
@LightningEarthing
فعاليتهاي جوي و احتمال خطرات جدي براي سيستمهاي الكترونيكي در مناطق مختلف، از طريق نقشه هاي تهيه شده توسط اداره هواشناسي كه بر اساس اندازه گيريها و مشاهدات طولاني مدت تنظيم شده است، قابل پيش بيني خواهد بود.
وقتي كه يك طرح حفاظتي براي سيستمهاي گرانقيمت و يا حياتي تهيه ميشود، اولين سوال، ارائه توجيه فني- اقتصادي براي اين حفاظت است. امر مسلم اينست كه يك حفاظت مناسب در مقابل صاعقه و اضافه ولتاژ، مي بايست جامع و مطمئن باشد و اين در حالي است كه يك طرح ساده و كم خرج كه مسلما نميتواند احساس ايمني كافي بوجود آورد، فايده زيادي در بر نخواهد داشت.
@LightningEarthing
صاعقه را به هيچ عنوان، بطور موثر و قطعي نيمتوان پيش بيني كرد. تناوب فعاليتهاي جوي بطور متوسط و بصورت آماري ثبت شده است، در حاليكه محل و زمان واقعي صاعقه، كاملا تصادفي است. اما بهرحال، بررسي هزينه يك سيستم حفاظتي مناسب در مقابل صدمات صاعقه و اضافه ولتاژها، كاملا امكان پذير است.
تجهيزات حفاظتي كه امروزه در دسترس هستند، تقريبا براي تمامي موارد مذكور، راه حل مناسب ارائه داده اند. دستگاههايي كه به ارسترهاي مناسب خط تغذيه مجهز نبوده و در معرض خطرات صاعقه قرار دارند، در واقع منطبق بر استانداردهاي جهاني نمي باشند.
@LightningEarthing
فعاليتهاي جوي و احتمال خطرات جدي براي سيستمهاي الكترونيكي در مناطق مختلف، از طريق نقشه هاي تهيه شده توسط اداره هواشناسي كه بر اساس اندازه گيريها و مشاهدات طولاني مدت تنظيم شده است، قابل پيش بيني خواهد بود.
وقتي كه يك طرح حفاظتي براي سيستمهاي گرانقيمت و يا حياتي تهيه ميشود، اولين سوال، ارائه توجيه فني- اقتصادي براي اين حفاظت است. امر مسلم اينست كه يك حفاظت مناسب در مقابل صاعقه و اضافه ولتاژ، مي بايست جامع و مطمئن باشد و اين در حالي است كه يك طرح ساده و كم خرج كه مسلما نميتواند احساس ايمني كافي بوجود آورد، فايده زيادي در بر نخواهد داشت.
@LightningEarthing
اگر صاعقه گيري بر روي يك ساختمان نصب شود، نه تنها در مقابل حريق ايمني كافي را بوجود مي آورد، بلكه اولين قدم در جهت پيش بيني هاي لازم براي ساير موارد حفاظتي است. بعبارتي وجود صاعقه گير براي جلد بيروني يك ساختمان، شرط لازم است اما بعنوان يك حفاظت كامل، كافي نيست. بطوريكه پيچيده ترين هادي صاعقه گير نيز قادر به حفاظت تجهيزات الكترونيكي در مقابل اثرات مخرب و ثانويه صاعقه نميباشد .
@LightningEarthing
- در تكميل يك "سيستم صاعقه گير خارجي" كه مجموعه اي از ترمينال هوايي، هادي صاعقه گير و سيستم زمين ميباشد، يك "سيستم حفاظت داخلي" كه شامل: دستگاههاي مناسب به منظور تامين حفاظت مورد نياز تجهيزات الكترونيكي است، نيز مدنظر قرار ميگيرد.
- با توجه به تنوع فراوان ادوات حفاظتي موجود در بازار، با مشخصات فني بسيار خاص، هيچگونه روش آسان وسريعي براي حفاظت مناسب يك سيستم، موجود نيست و تنها ميبايست با مشاوره متخصص اين امر، تجهيزات انتخاب و نصب شوند.
- تكنيكي ترين راه حل زماني بدست مي آيد كه نه تنها توجه كافي به حفاظت خارجي يك ساختمان صورت پذيرد، بلكه در مراحل مقدماتي طراحي نيز پيش بيني هاي لازم و ضوابط مورد نياز جهت حفاظت از ولتاژهاي ضربه نيز لحاظ گردد.
بعلاوه، تمهيدات لازم جهت حفاظت از تخليه هاي الكترواستاتيكي، هنگام طراحي ملزومات داخلي يك ساختمان ضروري است. بطوريكه بهترين راه حل ممانعت از اين صدمات، پيش بيني هاي اوليه براي جلوگيري از وقوع آنهاست.
@LightningEarthing
@LightningEarthing
- در تكميل يك "سيستم صاعقه گير خارجي" كه مجموعه اي از ترمينال هوايي، هادي صاعقه گير و سيستم زمين ميباشد، يك "سيستم حفاظت داخلي" كه شامل: دستگاههاي مناسب به منظور تامين حفاظت مورد نياز تجهيزات الكترونيكي است، نيز مدنظر قرار ميگيرد.
- با توجه به تنوع فراوان ادوات حفاظتي موجود در بازار، با مشخصات فني بسيار خاص، هيچگونه روش آسان وسريعي براي حفاظت مناسب يك سيستم، موجود نيست و تنها ميبايست با مشاوره متخصص اين امر، تجهيزات انتخاب و نصب شوند.
- تكنيكي ترين راه حل زماني بدست مي آيد كه نه تنها توجه كافي به حفاظت خارجي يك ساختمان صورت پذيرد، بلكه در مراحل مقدماتي طراحي نيز پيش بيني هاي لازم و ضوابط مورد نياز جهت حفاظت از ولتاژهاي ضربه نيز لحاظ گردد.
بعلاوه، تمهيدات لازم جهت حفاظت از تخليه هاي الكترواستاتيكي، هنگام طراحي ملزومات داخلي يك ساختمان ضروري است. بطوريكه بهترين راه حل ممانعت از اين صدمات، پيش بيني هاي اوليه براي جلوگيري از وقوع آنهاست.
@LightningEarthing
2-1) روشهاي مناسب حفاظت تجهيزات در مقابل صدمات صاعقه
ادوات و تجهيزات الكترونيكي موجود در بازار، بدلايل مختلف و بدرجات متفاوت در معرض مخاطره قرار ميگيرند، بطوريكه محل نصب آنها نقش مهمي در اين مسئله ايفا ميكند.
براي مثال: احتمال صدمات در اثر صاعقه براي مناطقي كه در اطراف كوهستانها واقع شده اند، نسبت به ساير مناطق، بسيار بيشتر است. از آنجاييكه صاعقه اصولا يك پديده احتمالي است، ميبايست تمامي سيستمهاي الكترونيكي بطور مناسب در مقابل صدمات آن حفاظت شوند.
@LightningEarthing
اضافه ولتاژهاي ناگهاني از مسيرهاي زير مي توانند به ادوات الكترونيك آسيب وارد كنند:
-خط تغذيه برق
-خط اطلاعات
-خط تلفن
-كابل آنتن (دوربين تلويزيوني، آنتن راديويي و تلويزيوني و ....)
-سيستمهاي هشداردهنده (اعلام حريق و دزدگير و ....)
-سيستمهاي كنترل و اندازه گيري
-خط سيگنال (ترافيك شهري و راه آهن و.... )
-لوله هاي فلزي
اساساً، تمامي خطوطي كه خارج از ساختمان كشيده شده اند، ميتوانند بعنوان هادي، حامل جريانهاي شوك (Surge) از خارج ساختمان به داخل باشند و ضروري است كه تمامي اين هاديها، در هنگام ورود به ساختمان به سيستم هم پتانسيل صاعقه متصل شوند.
@LightningEarthing
ايجاد يك سيستم هم پتانسيل در ساختمان و اتصال تمامي قطعات فلزي و خطوط هادي كه از خارج ساختمان وارد ميشوند، به اين سيستم، به ما اطمينان مي دهد كه در هنگام بروز صاعقه، تمامي هاديها در يك پتانسيل قرار گرفته و بعلت عدم وجود اختلاف پتانسيل، هيچگونه جرقه اي ميان قسمتهاي مختلف يك سيستم اتفاق نمي افتد.
البته رعايت ضوابط فوق به تنهايي، تمامي خطر را دفع نميكند، بلكه كابلهاي موجود در ساختمان نيز ميتوانند تحت تاثير ميدانهاي الكترومغناطيسي ناشي از صاعقه قرار گيرند كه اين امر موجب بروز ولتاژهاي ضربه بر روي اين خطوط خواهد شد.
كابلهاي برق كه نزديك ديوار بيروني ساختمان هستند، (مانند داكت فلزي كابلها كه در زير پنجره هاي بيروني نصب شده اند) از منابع خطر محسوب ميشوند.
بسته به ميزان جريان صاعقه و وضعيت لوپهاي موجود در سيستم، گاهي تا چندين هزار ولت، مقدار اضافه ولتاژهاي القايي خواهد بود. بدين ترتيب لازمست كه طرح حفاظتي بطور جامع تدارك ديده شود.
وجود سيستم هم پتانسيل داخلي، به اضافه حفاظت خارجي ساختمان و نيز سيستم زمين مناسب، تشكيل يك سيستم حفاظتي كامل را مي دهد كه تجهيزات الكترونيكي را در هنگام صاعقه به خوبي ايمن ميسازد.
@LightningEarthing
ادوات و تجهيزات الكترونيكي موجود در بازار، بدلايل مختلف و بدرجات متفاوت در معرض مخاطره قرار ميگيرند، بطوريكه محل نصب آنها نقش مهمي در اين مسئله ايفا ميكند.
براي مثال: احتمال صدمات در اثر صاعقه براي مناطقي كه در اطراف كوهستانها واقع شده اند، نسبت به ساير مناطق، بسيار بيشتر است. از آنجاييكه صاعقه اصولا يك پديده احتمالي است، ميبايست تمامي سيستمهاي الكترونيكي بطور مناسب در مقابل صدمات آن حفاظت شوند.
@LightningEarthing
اضافه ولتاژهاي ناگهاني از مسيرهاي زير مي توانند به ادوات الكترونيك آسيب وارد كنند:
-خط تغذيه برق
-خط اطلاعات
-خط تلفن
-كابل آنتن (دوربين تلويزيوني، آنتن راديويي و تلويزيوني و ....)
-سيستمهاي هشداردهنده (اعلام حريق و دزدگير و ....)
-سيستمهاي كنترل و اندازه گيري
-خط سيگنال (ترافيك شهري و راه آهن و.... )
-لوله هاي فلزي
اساساً، تمامي خطوطي كه خارج از ساختمان كشيده شده اند، ميتوانند بعنوان هادي، حامل جريانهاي شوك (Surge) از خارج ساختمان به داخل باشند و ضروري است كه تمامي اين هاديها، در هنگام ورود به ساختمان به سيستم هم پتانسيل صاعقه متصل شوند.
@LightningEarthing
ايجاد يك سيستم هم پتانسيل در ساختمان و اتصال تمامي قطعات فلزي و خطوط هادي كه از خارج ساختمان وارد ميشوند، به اين سيستم، به ما اطمينان مي دهد كه در هنگام بروز صاعقه، تمامي هاديها در يك پتانسيل قرار گرفته و بعلت عدم وجود اختلاف پتانسيل، هيچگونه جرقه اي ميان قسمتهاي مختلف يك سيستم اتفاق نمي افتد.
البته رعايت ضوابط فوق به تنهايي، تمامي خطر را دفع نميكند، بلكه كابلهاي موجود در ساختمان نيز ميتوانند تحت تاثير ميدانهاي الكترومغناطيسي ناشي از صاعقه قرار گيرند كه اين امر موجب بروز ولتاژهاي ضربه بر روي اين خطوط خواهد شد.
كابلهاي برق كه نزديك ديوار بيروني ساختمان هستند، (مانند داكت فلزي كابلها كه در زير پنجره هاي بيروني نصب شده اند) از منابع خطر محسوب ميشوند.
بسته به ميزان جريان صاعقه و وضعيت لوپهاي موجود در سيستم، گاهي تا چندين هزار ولت، مقدار اضافه ولتاژهاي القايي خواهد بود. بدين ترتيب لازمست كه طرح حفاظتي بطور جامع تدارك ديده شود.
وجود سيستم هم پتانسيل داخلي، به اضافه حفاظت خارجي ساختمان و نيز سيستم زمين مناسب، تشكيل يك سيستم حفاظتي كامل را مي دهد كه تجهيزات الكترونيكي را در هنگام صاعقه به خوبي ايمن ميسازد.
@LightningEarthing
2-2) روشهاي مناسب براي حفاظت تجهيزات در مقابل اضافه ولتاژهاي ناشي از سوئيچينگ
صدمات دستگاهها در اثر بروز اضافه ولتاژهاي ناشي از سوئيچينگ، بسيار متداول تر از صدمات صاعقه است. هرچند كه ميزان انرژي اينگونه شوكها (Surge) بسيار كمتر از صاعقه بوده و حتي گاهي خرابي نيز بدنبال نخواهد داشت، اما بعلت اختلال در عملكرد سيستم (بطور مثال پردازش اطلاعات) ، موجبات توقف در كار خواهند بود.
با اجراي مقررات ذكر شده در بند (1-2) نه تنها اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه حذف ميشوند، بلكه شوكهاي (Surge) ناشي از سوئيچينگ نيز منتفي خواهند شد.
@LightningEarthing
اصولاً حفاظت دستگاهها در مقابل شوكهاي (Surge) منابع تغذيه، كاملا ساده و امكان پذير است. روي بسياري از دستگاهها، فيلترهاي مناسب نصب شده اند كه علاوه بر حذف تداخلات روي خط تغديه، تا حدي نيز اضافه ولتاژهاي كوچك را حذف ميكنند.
شيلدينگ سيمها، كابلها و تجهيزات، روش بسيار موثري براي جلوگيري از كوپلينگ ولتاژهاي خطرناك خواهد بود. شيلدينگ كامل يك دستگاه خصوصا وقتي كه كابلهاي طولاني و سيستمهاي حساس انتقال اطلاعات، موجود باشند، يك روش بسيار اساسي براي حفاظت خواهد بود.
شيلدها ميبايست تحمل عبور بخشي از جريان صاعقه را داشته و در هر دو سر به شينه " هم پتانسيل سازي" اتصال داشته باشند.
@LightningEarthing
صدمات دستگاهها در اثر بروز اضافه ولتاژهاي ناشي از سوئيچينگ، بسيار متداول تر از صدمات صاعقه است. هرچند كه ميزان انرژي اينگونه شوكها (Surge) بسيار كمتر از صاعقه بوده و حتي گاهي خرابي نيز بدنبال نخواهد داشت، اما بعلت اختلال در عملكرد سيستم (بطور مثال پردازش اطلاعات) ، موجبات توقف در كار خواهند بود.
با اجراي مقررات ذكر شده در بند (1-2) نه تنها اضافه ولتاژهاي ناشي از صاعقه حذف ميشوند، بلكه شوكهاي (Surge) ناشي از سوئيچينگ نيز منتفي خواهند شد.
@LightningEarthing
اصولاً حفاظت دستگاهها در مقابل شوكهاي (Surge) منابع تغذيه، كاملا ساده و امكان پذير است. روي بسياري از دستگاهها، فيلترهاي مناسب نصب شده اند كه علاوه بر حذف تداخلات روي خط تغديه، تا حدي نيز اضافه ولتاژهاي كوچك را حذف ميكنند.
شيلدينگ سيمها، كابلها و تجهيزات، روش بسيار موثري براي جلوگيري از كوپلينگ ولتاژهاي خطرناك خواهد بود. شيلدينگ كامل يك دستگاه خصوصا وقتي كه كابلهاي طولاني و سيستمهاي حساس انتقال اطلاعات، موجود باشند، يك روش بسيار اساسي براي حفاظت خواهد بود.
شيلدها ميبايست تحمل عبور بخشي از جريان صاعقه را داشته و در هر دو سر به شينه " هم پتانسيل سازي" اتصال داشته باشند.
@LightningEarthing
3-2) روشهاي مناسب براي حفاظت در مقابل تخليه هاي الكترواستاتيكي
تخليه هاي الكترواستاتيكي، عموما ميتوانند، منشاء خطر براي انواع دستگاههاي الكترونيكي باشند.
بنابراين مفيدترين ضوابط حفاظتي در اين مورد، پيشگيري از ايجاد شارژهاي الكترواستاتيكي ميباشد. در اين حالت انتخاب دقيق و مناسب فضاهاي كار در ابتدا، صحيح ترين روش پيشگيري است. بدين منظور انتخاب دستگاههايي با بدنه فلزي كه نسبت به تجمع بارهاي الكترواستاتيكي ايمن ميباشند، تا حد زيادي اين خطر را كاهش ميدهد.
@LightningEarthing
اغلب، سازندگان تجهيزاتي كه بدنه اي از جنس مواد عايقي پلاستيكي دارند، توسط روشهايي از تجمع اين بارها جلوگيري ميكنند (بطور مثال: استفاده از پوششهاي هادي مصنوعي و يا اسپري مواد خاص). اما بهرحال تجهيزات الكترونيكي بطور كامل از اين پديده در امان نخواهند بود.
تخليه هاي الكترواستاتيكي، تقريبا هميشه از طريق كاربرها اتفاق مي افتد، مثل اصطكاك در اثر راه رفتن روي يك كفپوش عايق. بهرحال ميبايست ضوابطي جهت تخليه صحيح اين شارژها، در نظر داشت.
@LightningEarthing
اين بحث ادامه دارد . . . . .
تخليه هاي الكترواستاتيكي، عموما ميتوانند، منشاء خطر براي انواع دستگاههاي الكترونيكي باشند.
بنابراين مفيدترين ضوابط حفاظتي در اين مورد، پيشگيري از ايجاد شارژهاي الكترواستاتيكي ميباشد. در اين حالت انتخاب دقيق و مناسب فضاهاي كار در ابتدا، صحيح ترين روش پيشگيري است. بدين منظور انتخاب دستگاههايي با بدنه فلزي كه نسبت به تجمع بارهاي الكترواستاتيكي ايمن ميباشند، تا حد زيادي اين خطر را كاهش ميدهد.
@LightningEarthing
اغلب، سازندگان تجهيزاتي كه بدنه اي از جنس مواد عايقي پلاستيكي دارند، توسط روشهايي از تجمع اين بارها جلوگيري ميكنند (بطور مثال: استفاده از پوششهاي هادي مصنوعي و يا اسپري مواد خاص). اما بهرحال تجهيزات الكترونيكي بطور كامل از اين پديده در امان نخواهند بود.
تخليه هاي الكترواستاتيكي، تقريبا هميشه از طريق كاربرها اتفاق مي افتد، مثل اصطكاك در اثر راه رفتن روي يك كفپوش عايق. بهرحال ميبايست ضوابطي جهت تخليه صحيح اين شارژها، در نظر داشت.
@LightningEarthing
اين بحث ادامه دارد . . . . .
--------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------