محافظ ولتاژ (SPD) یک وسیله محافظ است که به طور خاص برای سرکوب اضافه ولتاژهای گذرا و هدایت تخلیه ایمن جریان های موج طراحی شده است. این نقش حفاظتی حیاتی در سیستم های برق، ارتباطات و اتوماسیون مدرن ایفا می کند. ارزش اصلی آن در پاسخ سریع و مسیر امپدانس پایین-، محدود کردن پالسهای گذرا با انرژی بالا- ناشی از برخورد صاعقه، اضافه ولتاژ عملیاتی، یا سوئیچینگ شبکه در محدوده قابل قبول برای تجهیزات نهفته است و در نتیجه از آسیب به تجهیزات الکترونیکی دقیق و سیستمهای حیاتی جلوگیری میکند.
از نظر اصل عملکرد، محافظهای ولتاژ معمولاً به صورت موازی به منبع تغذیه یا مدار سیگنال تجهیزات محافظتشده متصل میشوند. هنگامی که یک ولتاژ گذرا بیش از یک آستانه تعیین شده در خط رخ می دهد، اجزای غیرخطی داخل SPD (مانند وریستورها (MOV)، لوله های تخلیه گاز (GDT)، یا دیودهای سرکوبگر ولتاژ گذرا (TVS) به سرعت از حالت مقاومتی بالا به حالت کم{3}مقاومت{2} تغییر می کنند. مسیر تخلیه که جریان موج را به زمین یا بای پس هدایت می کند و ولتاژ پایانه تجهیزات را در سطح ایمن حفظ می کند، وقتی پالس گذرا ناپدید می شود، قطعه به طور خودکار به حالت مقاومت بالا باز می گردد، بدون اینکه بر منبع تغذیه طبیعی مدار تأثیر بگذارد.
بر اساس سناریوهای کاربردی و اشیاء محافظت شده، محافظ های برق را می توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد: SPD های قدرت و SPD های سیگنال. SPDهای برق عمدتاً در سیستمهای توزیع برق AC یا DC استفاده میشوند و بیشتر به نوع 1 (سطح ورودی ساختمان)، نوع 2 (سطح جعبه توزیع) و نوع 3 (سطح انتهایی تجهیزات) طبقهبندی میشوند که در لایهها برای دستیابی به حفاظت چند سطحی کار میکنند و در عین حال ظرفیت تخلیه جریان و کنترل ولتاژ باقیمانده را متعادل میکنند. از سوی دیگر، SPDهای سیگنال برای مدارهای جریان ضعیف مانند سیگنالهای شبکه، ارتباطات و کنترل طراحی شدهاند که در عین حفظ کیفیت انتقال سیگنال، نیازمند محدودیت ولتاژ هستند. بنابراین، آنها به طور خاص از نظر ساختار و ویژگی های پهنای باند طراحی شده اند.
عملکرد یک محافظ برق به چندین شاخص کلیدی بستگی دارد: جریان تخلیه اسمی (In) و حداکثر جریان تخلیه (Imax) منعکس کننده ظرفیت تخلیه آن است. سطح حفاظت ولتاژ (Up) حداکثر ولتاژ باقیمانده ای را که تجهیزات محافظت شده می توانند تحمل کنند را تعیین می کند. هر چه زمان پاسخ کوتاه تر باشد، به طور موثرتری می تواند نوسانات در محدوده نانوثانیه را قطع کند. علاوه بر این، ولتاژ عملیاتی نامی، جریان کار مداوم و سازگاری محیطی (مانند محدوده دما و سطح حفاظت) نیز بر قابلیت اطمینان آن تأثیر می گذارد.
در کاربردهای عملی، محافظهای برق (SPD) به طور گسترده در حفاظت در برابر صاعقه ساختمان، سیستمهای کنترل صنعتی، ایستگاههای پایه ارتباطی، مراکز داده و تولید انرژی جدید استفاده میشوند. انتخاب و نصب مناسب باید شدت رعد و برق محلی، شرایط زمینی سیستم، و تجهیزات مقاوم در برابر سطوح ولتاژ را در نظر بگیرد و برای جلوگیری از نقاط کور حفاظتی، از یک اصل هماهنگی ردیفی پیروی کند. به طور همزمان، وضعیت نشانگر SPD و تخریب باید به طور منظم بررسی شود و ماژول های خراب باید به سرعت جایگزین شوند تا از محافظت مداوم و موثر اطمینان حاصل شود.
به عنوان اولین خط دفاعی در برابر اضافه ولتاژهای گذرا، محافظ های ولتاژ با واکنش سریع، ولتاژ باقیمانده کم و قابلیت اطمینان بالا، تضمینی محکم برای عملکرد ایمن سیستم های الکتریکی و اطلاعاتی مدرن ارائه می دهند. اهمیت آنها در این عصر الکترونیکی شدن و اتصال به یکدیگر به طور فزاینده ای برجسته می شود.
