Surge Ptotection

 

 

 

ความรู้เกี่ยวกับเสิร์จ (Surge)

 
เสิร์จ (Surge) หมายถึง ลักษณะการเปลี่ยนแปลงทางไฟฟ้าแบบชั่วคราว มีผลทำให้คุณภาพไฟฟ้าของระบบ เช่น ขนาดของแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า หรือความถี่ทางไฟฟ้า เกิดความเปลี่ยนแปลงแบบเฉียบพลันในระบบ แรงดันเสิร์จที่เกิดขึ้นจะมีพลังงานสูงมากพอที่จะทำ ความเสียหายแก่อุปกรณ์ โดยเฉพาะอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ที่มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของแรงดันเกินและมีความคงทนต่ำ จึงทำให้เกิดความเสียหายและผิดพลาดได้ง่าย โดยสาเหตุของการเกิดเสิร์จมีได้หลายสาเหตุ เช่น ปรากฎการฟ้าผ่า ความผิดปกติของแหล่งจ่ายไฟฟ้า หรือการปิด-เปิดสวิตซ์อุปกรณ์ไฟฟ้า ที่มีมอเตอร์ใช้พลังงานไฟฟ้ามาก

สาเหตุของการเกิดเสิร์จ (Surge) มีได้หลายสาเหตุ เช่น
♦ ปรากฏการณ์ธรรมชาติ เช่น ฝนตกฟ้าคะนอง, พายุ, ฟ้าผ่า และแผ่นดินไหว ฯลฯ
♦ เกิดความผิดปกติของระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้า
♦ การเปิด-ปิดสวิตซ์อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีมอเตอร์ใช้พลังงานไฟฟ้ามาก
♦ ความต้องการพลังงานไฟฟ้าที่มากเกิน
♦ สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า

ชนิดของเสิร์จ (Surge) อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากจากแรงดันไฟฟ้าสูงชั่วขณะ (Surge Protection) แบ่งออกเป็น 2 ชนิด
หลักๆ ดังนี้
1. Filter เป็นอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากจากแรงดันไฟฟ้าสูงชั่วขณะ (Surge Protection) ที่มีลักษณะเป็นตัวกีดขวาง คอยสกัดกั้น
พลังงานไฟฟ้าที่มีความถี่สูง (มักจะเป็นสัญญาณรบกวน) ในขณะเดียวกันก็จะปล่อยให้พลังงานไฟฟ้าที่มีความถี่ต่ำไหลผ่านได้โดยสะดวก
2. Transients Diverters เป็นอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากจากแรงดันไฟฟ้าสูงชั่วขณะ (Surge Protection) ที่มีการสร้างแนวซึ่งมี
ความต้านทานต่ำ สำหรับให้แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นชั่วขณะไหลไปตามแนวนั้นลงสู่สายดิน


หลักการทำงานทั่วไปของเสิร์จ (Surge)

 

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากจากแรงดันไฟฟ้าสูงชั่วขณะ (Surge Protection) ได้รับการออกแบบใ้หสามารถเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้า
ที่สูงขึ้นในช่วงเวลาอันสั้นออกจากอุปกรณ์ไฟฟ้า โดยสร้างแนวที่มีความต้านทานต่ำเชื่อมต่อไปสู่ตำแหน่งของสายดิน เพื่อให้แรงดันที่สูงขึ้นชั่วขณะไหลไปตามแนวความต้านทานต่ำไปยังสายดิน


ส่วนประกอบของเสิร์จ (Surge)

 

การใช้อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากจากแรงดันไฟฟ้าสูงชั่วขณะ (Surge Protection) สำหรับแต่ละลักษณะการใช้งานจะมีความแตก
ต่างกัน ดังนั้น ชิ้นส่วนที่ประกอบอยู่ภายในอุปกรณ์ก็จะแตกต่างกันด้วย แต่มีจุดมุ่งหมายเช่นเดียวกัน คือ เพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นในระยะเวลาอันรวดเร็วได้อย่างมีประสิทธิภาพ, เชื่อถือได้ และตอบสนองต่อพลังงานสูงได้อย่างรวดเร็ว ส่วนมากชิ้นส่วนที่ใช้เป็นส่วนประกอบของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากจากแรงดันไฟฟ้าสูงชั่วขณะ (Surge Protection) ที่พบจะต้องมีหน้าที่ทำให้เกิดความต้านทานต่ำหรือรวมเอาชิ้นส่วนของอุปกรณ์เหล่านี้เข้าไว้ด้วยกัน ชิ้นส่วนที่ใช้เป็นส่วนประกอบของอุปกรณ์แต่ละชนิด มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้
♦ MOV (Metal Oxide Varistor) จะมีการตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นในช่วงเวลาสั้นได้เร็ว (ประมาณ 20
นาโนวินาที) แต่ถ้ารับกระแสไฟฟ้าสูง (100A) เข้ามา จะทำให้อายุการใช้งานของอุปกรณ์ลดลง ภายใต้สภาวะปกติ MOV จะมีความต้านทานสูง แต่เมื่อมีการรับแรงดันไฟฟ้าสูงเข้ามา ความต้านทานของ MOV จะลดต่ำลงอย่างรวดเร็ว เพื่อสร้างแนวที่มีความต้านทานต่ำสำหรับให้แรงดันไฟฟ้าสูงไหลไปสู่สายดิน นอกจากนี้ MOV ยังมีความสามารถในการควบคุมแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าอีกด้วย
♦ GDT (Gas Discharge Tube) มีความสามารถในการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่สูงมาก (20kV) และกระแสไฟฟ้าที่สูงมาก (2500A)
แต่มีการตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นในช่วงเวลาสั้นได้ช้า
♦ SAD (Silicon Avalanche Diode) จะมีการตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นในช่วงเวลาสั้นได้เร็วมาก
(ประมาณ 5 นาโนวินาที) และสามารถควบคุมกระแสไฟฟ้าในปริมาณมาก (100A) แต่มีความไวต่ออัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้า (dv/dt) และสภาวะเกิดข้อผิดพลาด เมื่อแรงดันไฟฟ้าสูงสุด (Peak Voltage Failure Modes)
♦ นอกเหนือไปจากที่กล่าวมาแล้วข้างต้น ก็ได้มีการรวมเอาชิ้นส่วนของอุปกรณ์อื่นๆ เข้าไว้ด้วยกันในอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก
จากแรงดันไฟฟ้าสูงชั่วขณะ (Surge Protection) เช่น ตัวต้านทาน และตัวเก็บประจุ ฯลฯ

ประโยชน์ของเสิร์จ (Surge)อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากจากแรงดันไฟฟ้าสูงชั่วขณะ (Surge Protection) ช่วยแก้ไขปัญหา
ต่างๆ ที่สามารถเกิดขึ้นกับอุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โดยเฉพาะคอมพิวเตอร์ได้ เช่น
♦ ปรากฏการณ์ธรรมชาติ เช่น ฝนตกฟ้าคะนอง, พายุ, ฟ้าผ่า และแผ่นดินไหว ฯลฯ
♦ ปัญหาที่เกิดจากระบบจ่ายพลังงานไฟฟ้าจากการไฟฟ้า
♦ อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีการเหนี่ยวนำไฟฟ้า
♦ สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า

มาตรฐานที่เกี่ยวข้อง 
สำหรับการป้องกันเสิร์จในอาคารที่ทั่วโลกนิยมใช้อ้างอิง คือ
 
♦ IEC 61024-1 : 1990-03 : Protection of structures against lightning Part 1 : General principles
♦ IEC 61643-1 : 1998 : Protection against lightning electromagnetic impulse
♦ IEC 6100-4-5 : 1995-02 : Electromagnetic compatibility (EMC) Part4: Testing and measurement techniques,
Section 5: Surge immunity test
♦ IEC 60664-1 : 2000-04 : Insulation coordination for equipment within low voltage systems Part : 1 Principles,
Requirement and Tests
♦ IEEE