جریانات هجومی، علیرغم عمر کوتاه خود، میتوانند اثرات مخربی بر سلامت کلی سیستم داشته باشند. این اثرات مخرب ممکن است در ابتدا نامحسوس باشند، اما قدرت تخریب آنها قابل توجه است. شدت تخریب به نوع تجهیزات و سیستمهای قدرت بستگی دارد، و گاهی اوقات حتی بدون آگاهی ما رخ میدهد. این جریانات موقتی میتوانند به آرامی به ساختار سیستم آسیب برسانند. جریانهای هجومی و شدید، اگرچه مدت کوتاهی به طول میانجامند، معمولاً در حد میلیثانیه، اما میتوانند خسارات قابل توجهی به بار آورند. این جریانها میتوانند به سیمها و کابلهای ارتباطی آسیب برسانند و حتی عملکرد کلیدهای حفاظتی را مختل کرده و باعث فعال شدن ناخواسته آنها شوند. این پدیده میتواند پیامدهای ناخواستهای در سیستمهای الکتریکی به همراه داشته باشد.
آشنایی بیشتر با جریان هجومی
جریان هجومی Inrush Current به حداکثر جریانی اطلاق میشود که در زمان اتصال یک مدار الکتریکی ایجاد میگردد. این نوع جریان تنها در چند سیکل ابتدایی شکل موج ورودی مشاهده میشود. شدت جریان هجومی به طور قابل توجهی از جریان پایدار مدار بیشتر است و این افزایش ناگهانی میتواند به تجهیزات آسیب برساند یا موجب فعال شدن بریکر (مدارشکن) گردد. جریان هجومی معمولاً در تمامی دستگاههایی که دارای هسته مغناطیسی هستند، مشاهده میشود، از جمله ترانسفورماتورها، موتورهای صنعتی و غیره. این نوع جریان همچنین به نامهای جریان خیز ورودی (Input surge current) یا جریان خیز روشن شدن (surge current Switch-On) نیز شناخته میشود.
میزان دوام و قابلیت اطمینان یک مدار الکترونیکی به شدت به کیفیت طراحی آن بر اساس تمامی احتمالات بستگی دارد، که این موضوع در واقع زمانی به وقوع میپیوندد که محصول به طور واقعی مورد استفاده قرار گیرد. این موضوع به ویژه در مورد تمامی واحدهای منبع تغذیه مانند مبدلهای AC-DC و مدارهای SMPS صدق میکند. زیرا این دستگاهها به طور مستقیم به شبکه برق متصل هستند و بارهای متفاوتی که به آنها وارد میشود، آنها را در معرض ولتاژهای اضافی، افزایش ولتاژ، اضافه بار و موارد مشابه قرار میدهد. به همین دلیل، طراحان در فرآیند طراحی این دستگاهها، انواع مختلفی از مدارهای حفاظتی را لحاظ میکنند.
عواملی ایجاد کننده جریانات هجومی
عوامل متعددی باعث تشکیل این نوع جریانات می شود. از مهم ترین آن ها عبارتند از؛
– خطا های ناگهانی: علل اصلی ایجاد این جریان شامل خطاهای ناگهانی نظیر کوتاهیهای الکتریکی، اتصالات نادرست، و قطع یا شکستگی در سیمها و مدارها میباشد.
– تغییرات ولتاژ ناگهانی: نوسانات ناگهانی در ولتاژ سیستم برق میتواند منجر به ایجاد جریان هجومی شود. این نوسانات ناشی از روشن و خاموش شدن تجهیزات بزرگ، تغییرات در شبکه برق و… هستند.
– نوسانات الکترومغناطیسی: نوسانات الکترومغناطیسی به عنوان محرکهایی برای بروز این مشکل عمل میکنند. این نوسانات از منابعی مانند تخلیههای الکتریکی، ناهنجاریهای سطحی در سیمها، حملات الکترواستاتیکی و غیره ناشی میشوند.
– عوامل محیطی: عوامل محیطی نظیر رعد و برق، تغییرات جوی، وضعیت آب و هوا و عوامل تشدیدکننده در وقوع این حادثه ناگوار نقش دارند.
– خرابی تجهیزات: نقص و خرابی در تجهیزات الکتریکی مانند ترانسفورماتورها، سوئیچها، محافظها و سایر اجزای سیستم میتواند منجر به ایجاد جریان هجومی شود.
کاهش تلفات جریانات الکتریکی هجومی
برای کاهش میزان تلفات جریانات الکتریکی هجومی، اقدامات زیر را انجام دهید؛
استفاده از تجهیزات و مواد مطابق با استاندارد ها: به کارگیری ابزارهای مناسب و مواد با کیفیت، احتمال بروز جریانات هجومی را کاهش میدهد. این نوع تجهیزات باید از حفاظتهای ضروری و مطمئن برخوردار باشند.
نصب محافظت های مناسب: به کارگیری تدابیر حفاظتی مناسب همچون قطعکنندهها، سیستمهای حفاظتی زمینه، رلههای حفاظتی و محافظتهای فرکانسی به مدیریت و تنظیم این مولفه یاری میرساند.
نصب زمین کار ها: راهاندازی سیستمهای زمینکاری و اطمینان از اتصال درست تجهیزات به زمین، احتمال وقوع این حادثه را به حداقل میرساند. این کار، جریانهای غیرمناسب را به زمین هدایت کرده و خطر تماس با اشیاء فلزی را کاهش میدهد.
نگهداری و تعمیرات منظم: نگهداری و تعمیرات منظم تجهیزات و سیستمهای الکتریکی میتواند از بروز شکستگیها، خرابیها و هدررفت انرژی جلوگیری کند. همچنین، انجام بررسیهای دورهای و بهروزرسانی تجهیزات و سیستمها از اهمیت بالایی برخوردار است.
چگونه جریان هجومی را محدود کنیم؟
بله، همواره باید به جریان هجومی در موتورهای القایی، ترانسفورماتورها و مدارهای الکترونیکی که شامل القاگر، خازن یا هسته مغناطیسی هستند، توجه کنیم. همانطور که پیشتر اشاره کردیم، جریان هجومی به حداکثر جریان اوجی اطلاق میشود که در یک سیستم مشاهده میشود و ممکن است دو تا ده برابر جریان نامی باشد. این نوع جریان ناخواسته میتواند به تجهیزاتی نظیر ترانسفورماتور آسیب برساند و هر بار که روشن شود، ممکن است منجر به قطع برق گردد. تنظیم تلورانس بریکر میتواند مفید باشد، اما اجزای آن باید قادر به تحمل مقدار جریان اوج باشند.
برخی از اجزاء در مدارهای الکترونیکی قادرند تا در برابر جریان هجومی بالا در زمان کوتاه مقاومت کنند. اما در صورتی که شدت جریان هجومی بسیار زیاد باشد، ممکن است برخی از این قطعات داغ شوند یا دچار آسیب گردند. از این رو، توصیه میشود که در طراحی مدارهای الکترونیکی یا PCB، از یک سیستم حفاظتی داخلی برای جریان استفاده شود. برای جلوگیری از آسیبهای ناشی از جریان هجومی، میتوانید از تجهیزاتی با عملکرد فعال یا غیرفعال بهره ببرید. نوع محافظت انتخابی به عوامل مختلفی از جمله فرکانس جریان هجومی، کارایی، هزینه و اعتبار بستگی دارد.
سخن پایانی
ارزش واقعی شناخت جریان هجومی زمانی خودش را نشان میدهد که هزینههای تعمیرات و استهلاک دستگاهها پایین میآید و کارایی مدارها با اطمینان بیشتری حفظ میشود. نادیده گرفتن همین رویداد کوتاه در ابتدای استارت تجهیزات، میتواند به آسیبهای پرهزینه و توقف عملکردی منتهی شود که مدیریت کارگاه یا خانه را به چالش میکشد. آیا زمان آن نرسیده است که همه ما برای کاهش ریسکها، فکری جدی به حالت اولیه جریان مدارها کنیم و تجهیزات اندازهگیری و کنترل مناسب به کار ببریم؟ حتی اقدام سادهای مثل نصب آمپرمتر ثبت پیک یا استفاده از مدار Soft Start، میتواند آرامش و اطمینان بیشتری برای عملکرد طولانیمدت مجموعههای برقی به ارمغان بیاورد. قدم برداشتن در مسیر انتخاب ابزار و تکنیک درست، نه تنها امنیت، بلکه صرفهجویی در هزینه و زمان را تضمین میکند.