Mae dyfais amddiffyn rhag ymchwydd, a elwir hefyd yn amddiffynnydd ymchwydd neu SPD, wedi'i chynllunio i ddiogelu cydrannau trydanol rhag ymchwyddiadau mewn foltedd a allai ddigwydd yn y gylched drydanol.

Pryd bynnag y cynhyrchir cynnydd sydyn mewn cerrynt neu foltedd yn y gylched drydanol neu'r gylched gyfathrebu o ganlyniad i ymyrraeth allanol, gall y ddyfais amddiffyn rhag ymchwydd ddargludo a siyntio mewn cyfnod byr iawn o amser, gan atal yr ymchwydd rhag niweidio dyfeisiau eraill yn y gylched.

Mae dyfeisiau amddiffyn rhag ymchwyddiadau (SPDs) yn ddull cost-effeithiol o atal toriadau pŵer a gwella dibynadwyedd system.

Maent fel arfer yn cael eu gosod yn y paneli dosbarthu ac yn chwarae rhan bwysig wrth sicrhau gweithrediad llyfn a di-dor dyfeisiau electronig mewn ystod eang o gymwysiadau trwy gyfyngu ar orfoltedd dros dro.

Mae SPD yn gweithio trwy ddargyfeirio foltedd gormodol o ymchwyddiadau dros dro i ffwrdd o'r offer gwarchodedig. Fel arfer mae'n cynnwys amrywyddion ocsid metel (MOVs) neu diwbiau rhyddhau nwy sy'n amsugno'r foltedd gormodol ac yn ei ailgyfeirio i'r ddaear, a thrwy hynny amddiffyn y dyfeisiau cysylltiedig.

Gall ymchwyddiadau pŵer ddigwydd oherwydd amrywiaeth o resymau, gan gynnwys mellt, newid y grid trydan, gwifrau diffygiol, a gweithrediad offer trydanol pwerus. Gallant hefyd gael eu hachosi gan ddigwyddiadau sy'n digwydd y tu mewn i adeilad, fel cychwyn moduron neu droi ymlaen/diffodd offer mawr.

Gall gosod SPD ddarparu sawl budd, gan gynnwys:

Diogelu offer electronig sensitif rhag ymchwyddiadau foltedd niweidiol.

Atal colli neu lygru data mewn systemau cyfrifiadurol.

Estyn oes offer a chyfarpar trwy eu hamddiffyn rhag aflonyddwch trydanol.

Lleihau'r risg o danau trydanol a achosir gan ymchwyddiadau pŵer.

Tawelwch meddwl gan wybod bod eich offer gwerthfawr yn cael ei ddiogelu.

Gall hyd oes SPD amrywio yn dibynnu ar ffactorau fel ei ansawdd, difrifoldeb y cyflyrau y mae'n eu hwynebu, a'r arferion cynnal a chadw. Yn gyffredinol, mae gan SPDs hyd oes sy'n amrywio o 5 i 10 mlynedd. Fodd bynnag, argymhellir archwilio a phrofi SPDs yn rheolaidd a'u disodli yn ôl yr angen i sicrhau'r amddiffyniad gorau posibl.

Gall yr angen am SPDs amrywio yn dibynnu ar ffactorau fel lleoliad daearyddol, rheoliadau lleol, a sensitifrwydd yr offer electronig cysylltiedig. Fe'ch cynghorir i ymgynghori â thrydanwr neu beiriannydd trydanol cymwys i asesu eich anghenion penodol a phenderfynu a oes angen SPD ar gyfer eich system drydanol.

Ychydig o gydrannau amddiffynnol rhag ymchwydd cyffredin a ddefnyddir wrth weithgynhyrchu SPDs yw amrywyddion ocsid metel (MOVs), deuodau chwalfa eirlithriad (ABDs – a elwid gynt yn ddeuodau eirlithriad silicon neu SADs), a thiwbiau rhyddhau nwy (GDTs). MOVs yw'r dechnoleg a ddefnyddir amlaf ar gyfer amddiffyn cylchedau pŵer AC. Mae sgôr cerrynt ymchwydd MOV yn gysylltiedig â'r arwynebedd trawsdoriadol a'i gyfansoddiad. Yn gyffredinol, po fwyaf yw'r arwynebedd trawsdoriadol, yr uchaf yw sgôr cerrynt ymchwydd y ddyfais. Yn gyffredinol, mae MOVs o geometreg grwn neu betryal ond maent yn dod mewn llu o ddimensiynau safonol yn amrywio o 7 mm (0.28 modfedd) i 80 mm (3.15 modfedd). Mae graddfeydd cerrynt ymchwydd y cydrannau amddiffynnol rhag ymchwydd hyn yn amrywio'n fawr ac maent yn dibynnu ar y gwneuthurwr. Fel y trafodwyd yn gynharach yn y cymal hwn, trwy gysylltu'r MOVs mewn arae gyfochrog, gellid cyfrifo gwerth cerrynt ymchwydd trwy adio graddfeydd cerrynt ymchwydd y MOVs unigol at ei gilydd i gael sgôr cerrynt ymchwydd y arae. Wrth wneud hynny, dylid ystyried cydlynu'r gweithredu.

Mae yna lawer o ddamcaniaethau ynghylch pa gydran, pa dopoleg, a defnyddio technoleg benodol sy'n cynhyrchu'r SPD gorau ar gyfer dargyfeirio cerrynt ymchwydd. Yn lle cyflwyno'r holl opsiynau, mae'n well bod y drafodaeth am sgôr cerrynt ymchwydd, Sgôr Cerrynt Rhyddhau Enwol, neu alluoedd cerrynt ymchwydd yn troi o amgylch data prawf perfformiad. Waeth beth fo'r cydrannau a ddefnyddir yn y dyluniad, neu'r strwythur mecanyddol penodol a ddefnyddir, yr hyn sy'n bwysig yw bod gan yr SPD sgôr cerrynt ymchwydd neu Sgôr Cerrynt Rhyddhau Enwol sy'n addas ar gyfer y cymhwysiad.

Mae rhifyn cyfredol Rheoliadau Gwifrau IET, BS 7671:2018, yn nodi oni bai bod asesiad risg yn cael ei gynnal, y dylid darparu amddiffyniad rhag gor-foltedd dros dro lle gallai'r canlyniad a achosir gan or-foltedd:

Arwain at anaf difrifol i, neu golled, bywyd dynol; neu

Arwain at ymyrraeth â gwasanaethau cyhoeddus a/neu niwed i dreftadaeth ddiwylliannol; neu

Arwain at ymyrraeth â gweithgaredd masnachol neu ddiwydiannol; neu

Effeithio ar nifer fawr o unigolion sydd wedi'u cydleoli.

Mae'r rheoliad hwn yn berthnasol i bob math o safle gan gynnwys domestig, masnachol a diwydiannol.

Er nad yw Rheoliadau Gwifrau IET yn ôl-weithredol, lle mae gwaith yn cael ei wneud ar gylched bresennol o fewn gosodiad sydd wedi'i gynllunio a'i osod i argraffiad blaenorol o Reoliadau Gwifrau IET, mae angen sicrhau bod y gylched wedi'i haddasu yn cydymffurfio â'r argraffiad diweddaraf, dim ond os gosodir SPDs i amddiffyn y gosodiad cyfan y bydd hyn o fudd.

Mae'r penderfyniad ynghylch a ddylid prynu SPDs yn nwylo'r cwsmer, ond dylid rhoi digon o wybodaeth iddynt i wneud penderfyniad gwybodus ynghylch a ydynt am hepgor SPDs. Dylid gwneud penderfyniad yn seiliedig ar ffactorau risg diogelwch ac yn dilyn gwerthusiad cost o SPDs, a all gostio cyn lleied â channoedd o bunnoedd, yn erbyn cost y gosodiad trydanol a'r offer sy'n gysylltiedig ag ef fel cyfrifiaduron, setiau teledu ac offer angenrheidiol, er enghraifft, canfod mwg a rheolyddion boeleri.

Gellid gosod amddiffyniad rhag ymchwydd mewn uned defnyddwyr bresennol os oedd lle ffisegol priodol ar gael neu, os nad oedd digon o le ar gael, gellid ei osod mewn lloc allanol wrth ymyl yr uned defnyddwyr bresennol.

Mae hefyd yn werth gwirio gyda'ch cwmni yswiriant gan y gall rhai polisïau nodi bod yn rhaid i offer gael ei orchuddio ag SPD neu ni fyddant yn talu os bydd hawliad.

Asesir graddio'r amddiffynnydd ymchwydd (a elwir yn gyffredin yn amddiffyniad mellt) yn ôl damcaniaeth amddiffyn mellt israniad IEC 61643-31 ac EN 50539-11, sydd wedi'i osod wrth gyffordd y rhaniad. Mae gofynion a swyddogaethau technegol yn amrywio. Mae'r ddyfais amddiffyn mellt cam cyntaf wedi'i gosod rhwng y parth 0-1, uchel ar gyfer y gofyniad llif, gofyniad lleiaf IEC 61643-31 ac EN 50539-11 yw Itotal (10/350) 12.5 ka, ac mae'r ail a'r drydedd lefel wedi'u gosod rhwng y parthau 1-2 a 2-3, yn bennaf i atal y gor-foltedd.

Mae dyfeisiau amddiffyn rhag ymchwydd (SPDs) yn hanfodol wrth amddiffyn offer electronig rhag effeithiau niweidiol gorfoltedd dros dro a all achosi difrod, amser segur y system, a cholli data.

Mewn llawer o achosion, gall cost ailosod neu atgyweirio offer fod yn sylweddol, yn enwedig mewn cymwysiadau hollbwysig fel ysbytai, canolfannau data a gweithfeydd diwydiannol.

Nid yw torwyr cylched a ffiwsiau wedi'u cynllunio i ymdopi â'r digwyddiadau ynni uchel hyn, gan wneud amddiffyniad ymchwydd ychwanegol yn angenrheidiol.

Er bod SPDs wedi'u cynllunio'n benodol i ddargyfeirio gorfoltedd dros dro i ffwrdd o'r offer, gan ei amddiffyn rhag difrod ac ymestyn ei oes.

I gloi, mae SPDs yn hanfodol yn yr amgylchedd technolegol modern.

Egwyddor Gweithio SPD

Yr egwyddor sylfaenol y tu ôl i SPDs yw eu bod yn darparu llwybr rhwystriant isel i'r ddaear ar gyfer foltedd gormodol. Pan fydd pigau neu ymchwyddiadau foltedd yn digwydd, mae SPDs yn gweithio trwy ddargyfeirio'r foltedd a'r cerrynt gormodol i'r ddaear.

Yn y modd hwn, mae maint y foltedd sy'n dod i mewn yn cael ei ostwng i lefel ddiogel nad yw'n niweidio'r ddyfais sydd ynghlwm.

Er mwyn gweithio, rhaid i ddyfais amddiffyn rhag ymchwydd gynnwys o leiaf un gydran anlinellol (varistor neu fwlch gwreichionen), sydd o dan wahanol amodau'n trawsnewid rhwng cyflwr rhwystriant uchel ac isel.

Eu swyddogaeth yw dargyfeirio'r cerrynt rhyddhau neu ysgogiad a chyfyngu ar y gor-foltedd yn yr offer i lawr yr afon.

Mae dyfeisiau amddiffyn rhag ymchwydd yn gweithredu o dan y tair sefyllfa a restrir isod.

A. Cyflwr Normal (diffyg ymchwydd)

Os nad oes unrhyw amodau ymchwydd, nid oes gan yr SPD unrhyw effaith ar y system ac mae'n gweithredu fel cylched agored, mae'n parhau i fod mewn cyflwr rhwystriant uchel.

B. Yn ystod ymchwyddiadau foltedd

Os bydd pigau a chynnydd foltedd, mae'r SPD yn symud i gyflwr dargludiad ac mae ei impedans yn lleihau. Yn y modd hwn, bydd yn amddiffyn y system trwy ddargyfeirio'r cerrynt ysgogiad i'r ddaear.

C. Yn ôl i weithrediad arferol

Ar ôl i'r gorfoltedd gael ei ryddhau, symudodd SPD yn ôl i'w gyflwr rhwystriant uchel arferol.

Mae Dyfeisiau Amddiffyn rhag Ymchwydd (SPDs) yn gydrannau hanfodol o rwydweithiau trydanol. Fodd bynnag, gallai dewis SPD addas ar gyfer eich system fod yn fater anodd.

Foltedd gweithredu parhaus uchaf (UC)

Dylai foltedd graddedig yr SPD fod yn gydnaws â foltedd y system drydanol er mwyn cynnig amddiffyniad priodol i'r system. Bydd sgôr foltedd is yn niweidio'r ddyfais ac ni fydd sgôr uwch yn dargyfeirio'r trosiant yn iawn.

Amser Ymateb

Fe'i disgrifir fel amser ymateb SPD i'r newidiadau dros dro. Po gyflymaf y mae'r SPD yn ymateb, y gorau yw'r amddiffyniad gan yr SPD. Fel arfer, SPDs sy'n seiliedig ar ddeuod Zener sydd â'r ymateb cyflymaf. Mae gan fathau sy'n llawn nwy amser ymateb cymharol araf ac mae gan ffiwsiau a mathau MOV yr amser ymateb arafaf.

Cerrynt rhyddhau enwol (Mewn)

Dylid profi SPD ar donffurf 8/20μs a'r gwerth nodweddiadol ar gyfer SPD maint bach preswyl yw 20kA.

Cerrynt rhyddhau byrbwlus uchaf (Iimp)

Rhaid i'r ddyfais allu ymdopi â'r cerrynt ymchwydd mwyaf a ddisgwylir ar y rhwydwaith dosbarthu er mwyn sicrhau nad yw'n methu yn ystod digwyddiad dros dro a dylid profi'r ddyfais gyda thonffurf 10/350μs.

Foltedd Clampio

Dyma foltedd trothwy ac uwchlaw'r lefel foltedd hon, mae SPD yn dechrau clampio unrhyw drosglwyddiad foltedd y mae'n ei ganfod yn y llinell bŵer.

Gwneuthurwr ac Ardystiadau

Mae dewis SPD gan wneuthurwr adnabyddus sydd wedi'i ardystio gan gyfleuster profi diduedd, fel UL neu IEC, yn hanfodol. Mae'r ardystiad yn gwarantu bod y cynnyrch wedi'i archwilio ac yn pasio'r holl ofynion perfformiad a diogelwch.

Bydd deall y canllawiau meintiau hyn yn eich galluogi i ddewis y ddyfais amddiffyn rhag ymchwyddiadau orau ar gyfer eich anghenion a gwarantu amddiffyniad effeithiol rhag ymchwyddiadau.

Mae dyfeisiau amddiffyn rhag ymchwyddiadau (SPDs) wedi'u peiriannu i ddarparu amddiffyniad dibynadwy yn erbyn gorfolteddau dros dro, ond gall rhai ffactorau arwain at eu methiant. Dyma rai o'r rhesymau sylfaenol dros fethiant SPDs:

1. Ymchwyddiadau pŵer gormodol

Un o brif achosion methiant SPD yw gor-foltedd, gall gor-foltedd ddigwydd oherwydd mellt, ymchwyddiadau pŵer, neu aflonyddwch trydanol arall. Gwnewch yn siŵr eich bod yn gosod y math cywir o SPD ar ôl cyfrifiadau dylunio priodol yn ôl y lleoliad.

2. Ffactor heneiddio

Oherwydd amodau amgylcheddol gan gynnwys tymheredd a lleithder, mae gan SPDs oes silff gyfyngedig a gallant ddirywio dros amser. Ar ben hynny, gall SPDs gael eu niweidio gan bigau foltedd mynych.

3. Problemau ffurfweddu

Wedi'i gamffurfweddu, fel pan fydd SPD wedi'i ffurfweddu gan wye wedi'i gysylltu â llwyth sydd wedi'i gysylltu trwy delta. Gall hyn amlygu'r SPD i folteddau uwch, a allai arwain at fethiant yr SPD.

4. Methiant cydrannau

Mae SPDs yn cynnwys sawl cydran, fel varistorau ocsid metel (MOVs), a all fethu oherwydd diffygion gweithgynhyrchu neu ffactorau amgylcheddol.

5. Gosod sylfaen amhriodol

Er mwyn i SPD weithredu'n iawn, mae angen seilio. Gall SPD gamweithio neu o bosibl ddod yn bryder diogelwch os yw wedi'i seilio'n amhriodol.