محافظ برق چیست؟ + آشنایی با انواع محافظ ولتاژ

دستگاه محافظ برق چیست؟

دستگاه محافظ برق یا محافظ ولتاژ، یک وسیله الکترونیکی ایمنی است که بین پریز برق و دستگاه الکتریکی شما قرار می گیرد. وظیفه اصلی این دستگاه، مراقبت از تجهیزات متصل به خود در برابر تغییرات غیرعادی و مخرب ولتاژ برق است. شبکه برق شهری همیشه پایدار نیست و تحت تأثیر عوامل گوناگونی دچار نوسان می شود. این نوسانات به شکل افت ولتاژ (پایین آمدن ولتاژ از حد استاندارد) یا افزایش ناگهانی ولتاژ (که به آن شوک یا اسپایک نیز گفته می شود) ظاهر می شوند.

دلایل زیادی برای این نوسانات وجود دارد؛ از جمله می توان به مشکلات در خطوط انتقال نیروی اداره برق، حوادث طبیعی مانند رعد و برق، قطع و وصل شدن ناگهانی برق یا حتی مصرف بیش از حد برق در یک منطقه اشاره کرد. هر یک از این موارد می تواند ولتاژ استاندارد 220 ولت را به شدت تغییر دهد و به مدارهای داخلی وسایل حساس شما آسیب بزند یا حتی آن ها را به طور کامل بسوزاند.

محافظ برق با داشتن یک مدار الکترونیکی داخلی، مرتب ولتاژ ورودی را زیر نظر دارد. اگر ولتاژ از یک محدوده مشخص و ایمن (مثلا کمتر از 180 ولت یا بیشتر از 245 ولت) خارج شود، محافظ به صورت خودکار جریان برق به سمت دستگاه شما را قطع می کند .این عمل از رسیدن ولتاژ خطرناک به وسیله برقی جلوگیری کرده و آن را از آسیب حفظ می کند. پس از اینکه ولتاژ به حالت پایدار و عادی خود بازگشت، محافظ پس از یک تاخیر زمانی مشخص، دوباره جریان را وصل می کند.

انواع گوناگون محافظ برق

دستگاه های الکترونیکی مختلف، حساسیت ها و میزان مصرف برق متفاوتی دارند. به همین دلیل، محافظ های برق نیز در انواع گوناگونی تولید می شوند تا هر دستگاهی، حفاظت مخصوص به خود را داشته باشد. اگرچه مدار داخلی و عملکرد کلی همه محافظ ها شبیه به هم است، اما در برخی جزئیات باهم تفاوت دارند. به همین دلیل آشنایی با انواع آن به شما در انتخابی درست کمک می کند:

محافظ برق مخصوص یخچال یا فریزر 

یخچال و فریزر از آن دسته وسایلی هستند که باید به صورت شبانه روزی به برق متصل باشند. کمپرسور یا موتور این دستگاه ها به نوسانات ولتاژ بسیار حساس است. محافظ های مخصوص یخچال و فریزر معمولا کلید روشن و خاموش ندارند تا به اشتباه خاموش نشوند. زمان تاخیر در این نوع محافظ ها طولانی تر است و اغلب بین 4 تا 6 دقیقه تنظیم می شود. این تاخیر زمانی به کمپرسور دستگاه فرصت می دهد تا پس از قطع و وصل برق، فشار داخلی آن به حالت تعادل برسد و برای شروع مجدد کار آماده شود. توان این محافظ ها بین 2000 تا 3000 ولت آمپر است و معمولا دارای دو پریز ارت دار هستند.

محافظ چند راهی مخصوص تلویزیون، سیستم صوتی یا رایانه 

انواع لوازم صوتی و تصویری مانند تلویزیون، سینمای خانگی و کنسول های بازی دارای بردهای الکترونیکی بسیار حساسی هستند که یک شوک ولتاژ می تواند کاملا به آن ها آسیب بزند. محافظ های مخصوص این دستگاه ها زمان تاخیر کوتاه تری (اغلب بین 30 تا 90 ثانیه) دارند. دلیل این زمان کوتاه این است که این دستگاه ها موتور مکانیکی ندارند و پس از پایدار شدن ولتاژ، می توانند سریع روشن شوند. این محافظ ها دارای کلید روشن و خاموش هستند تا در مواقعی که از دستگاه ها استفاده نمی کنید، جریان برق را به طور کامل قطع کرده و در مصرف انرژی صرفه جویی کنید.همچنین  تعداد پریزهای آن ها بیشتر است تا بتوانید تمام تجهیزات جانبی را به یک محافظ متصل کنید.

محافظ برق مخصوص کولر گازی و پکیج

کولرهای گازی و پکیج های گرمایشی از جمله دستگاه های پرمصرف به شمار می روند و موتورهای قدرتمندی دارند. به همین دلیل، به محافظی با توان خروجی بالا احتیاج دارند. به خصوص در فصل تابستان که مصرف برق به اوج می رسد، نوسانات ولتاژ بسیار شایع است و کولرهای گازی در معرض خطر جدی قرار می گیرند. محافظ های مخصوص کولر گازی معمولا توانی بین 3000 تا 6500 ولت آمپر دارند و برای جریان های بالای 16 آمپر ساخته شده اند. این محافظ ها نیز زمان تاخیر طولانی تری مشابه محافظ یخچال دارند تا به موتور دستگاه فشار وارد نشود.

محافظ برق مخصوص ورودی کل ساختمان

برخی مدل ها را می توان در مسیر اصلی برق ورودی به ساختمان نصب کرد. این دستگاه ها به شکلی هستند که روی کل جریان خروجی نظارت دارند. زمانی که ولتاژ از حد مجاز فراتر برود یا کمتر شود، جریان برق را قطع می کنند. در چنین حالتی، همه وسایلی که به پریزهای مختلف متصل اند از مدار خارج می شوند. این نوع کاربرد بیشتر در مکان هایی رواج دارد که احتمال نوسان برق بالاست یا وسایل الکترونیکی حساس در آن قرار گرفته اند.

محافظ برق ویژه وسایل سبک و کم مصرف

به عنوان مثال برای مودم، لپ تاپ یا شارژر گوشی، گاهی محافظ هایی می سازند که خروجی محدودتر و توان عبور جریان کمتری دارند. این گونه محافظ ها جمع و جور هستند و کمک می کنند لوازم الکترونیکی کوچک هم از آسیب های ولتاژی در امان بمانند.

محافظ ولتاژ (برق) چگونه کار می کند؟

داخل این دستگاه، یک برد الکترونیکی قرار دارد که محدوده ای مشخص برای ولتاژ تعریف کرده  است. زمانی که ولتاژ از حد مجاز پایین تر یا بالاتر برود، مدار رله فعال شده و برق قطع می شود. وقتی ولتاژ به حالت عادی برگردد، دستگاه چند لحظه مکث می کند و سپس برق را وصل می نماید تا از نوسان دوباره مطمئن شود.

در برخی مدل ها، هنگام وصل مجدد هم تاخیری در نظر گرفته شده  است؛ از چند ثانیه تا چند دقیقه. این تاخیر برای وسایلی مثل یخچال یا ماشین لباسشویی اهمیت دارد، چون روشن شدن پی درپی می تواند به کمپرسور یا موتور آسیب بزند. این وقفه از شوک های پشت سر هم جلوگیری می کند.

مراحل اصلی عملکرد محافظ برق به شکل زیر است:

دریافت جریان از پریز

اندازه گیری ولتاژ توسط مدار داخلی

مقایسه ولتاژ با محدوده تعیین شده

قطع جریان در صورت خارج شدن ولتاژ از حد مجاز

وصل مجدد پس از بازگشت ولتاژ به وضعیت مناسب و پایان تاخیر زمانی

قطعات مورد استفاده در دستگاه محافظ برق

داخل بدنه ساده این وسیله، چند قطعه مهم وجود دارد که در کنار هم وظایف خود را انجام می دهند و در ادامه به آن ها پرداخته شده است:

•         وریستور: این قطعه که به آن MOV نیز گفته می شود، شاید مهم ترین بخش یک محافظ در برابر شوک های لحظه ای باشد. وریستور یک نوع مقاومت است که مقدار آن به ولتاژ بستگی دارد. در ولتاژ عادی، مقاومت وریستور بسیار بالا است و جریانی از آن عبور نمی کند. اما وقتی یک ولتاژ بسیار بالا و ناگهانی (مانند ولتاژ ناشی از رعد و برق) وارد مدار می شود، مقاومت وریستور در کسری از ثانیه به شدت کاهش می یابد و جریان اضافی را از طریق سیم ارت به زمین منتقل می کند و مانع از ورود آن به دستگاه می شود.
•         رله: رله در واقع کلید قطع و وصل اصلی محافظ است. این قطعه با دریافت فرمان از مدار کنترلی، می تواند جریان برق خروجی را به سرعت قطع یا وصل کند. صدای “کلیک” که هنگام روشن یا خاموش شدن محافظ می شنوید، مربوط به عملکرد همین قطعه است.
•         خازن: خازن ها در مدار محافظ وظیفه ذخیره انرژی الکتریکی را دارند و به عنوان فیلتر عمل می کنند. آن ها می توانند نوسانات بسیار کوچک و جزئی ولتاژ را جذب کرده و به صاف و یکنواخت شدن جریان خروجی یاری رسانند .
•         فیوز: فیوز یک قطعه ایمنی است که در صورت عبور جریان بیش از حد مجاز، می سوزد و مدار را قطع می کند. این قطعه از آسیب دیدن خود محافظ و دستگاه های متصل در برابر اتصال کوتاه یا اضافه بار شدید جلوگیری می کند. برخی محافظ ها دارای فیوزهای قابل تعویض هستند.
•         چراغ های LED: این چراغ های رنگی، وضعیت کارکرد دستگاه را به کاربر نشان می دهند. معمولا سه چراغ قرمز (خطا)، زرد (تاخیر) و سبز (عادی) روی بدنه محافظ وجود دارد که به شما می گوید دستگاه در چه حالتی قرار دارد.
•         مدار کنترلی: این مدار که شامل یک میکروکنترلر یا قطعات الکترونیکی دیگر است، ولتاژ را می سنجد، با مقادیر استاندارد مقایسه می کند و فرمان های لازم را به رله و چراغ های LED صادر می کند.

مزایا و معایب محافظ برق

هرچند این وسیله تا حد زیادی لوازم برقی را از خطر دور می کند، اما مانند هر وسیله دیگری، نقاط مثبت و منفی خود را دارد:

•         مزایا

– محافظ برق جریان نامطلوب را قطع می کند تا به قطعات داخلی وسایل برقی صدمه وارد نشود.

– وقتی ولتاژ نامناسب به دستگاه هایی مانند یخچال یا تلویزیون نرسد، قطعات داخلی آن ها دیرتر دچار فرسودگی می شوند.

– هزینه خرید یک محافظ برق در مقایسه با هزینه تعمیر یا تعویض یک وسیله برقی گران قیمت مانند یخچال یا تلویزیون بسیار ناچیز است.

– افزایش بیش از حد ولتاژ می تواند باعث داغ شدن شدید سیم ها و قطعات و در نهایت منجر به آتش سوزی شود. محافظ با قطع به موقع جریان، این خطر را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.

•         معایب

– اکثر محافظ ها هنگام رسیدن ولتاژ نامناسب، تنها کاری که انجام می دهند قطع کردن خروجی برق است. در چنین شرایطی، اگر فردی در حال کار با کامپیوتر باشد، دستگاه ناگهان خاموش می شود و احتمال از دست رفتن اطلاعات یا آسیب به قطعات افزایش می یابد.

– بعضی مدل های بی کیفیت ممکن است بازه ولتاژ مجاز را چندان دقیق تعیین نکنند. در نتیجه یا زود خروجی را قطع کنند یا اصلا قطع نکنند.

– همه مدل ها برای یخچال صنعتی یا کولرهای گازی خیلی بزرگ مناسب نیستند. اگر وسیله، جریان خیلی بالایی لازم داشته باشد، محافظ های معمولی پاسخگو نیستند.

– رله در محافظ با هر بار قطع و وصل، دچار استهلاک می شود و ممکن است پس از مدتی کارکرد خود را از دست بدهد و نیاز به تعمیر یا تعویض پیدا کند.

نکات مهم برای خرید بهترین محافظ

پیش از خرید یک محافظ برق، باید چند نکته مهم در نظر گرفته شود تا مدلی مطابق با نیازتان را تهیه کنید:

1) هر محافظ، حداکثر میزان ولتاژ و جریان ویژه خود را دارد. مثلا اگر یخچالی با کمپرسور قوی در خانه باشد، بهتر است مدلی بگیرید که تحمل جریان بالا را دارد. اگر بیش از حد توانش از آن کار بکشید، گرمای احتمالی یا جرقه های داخلی روی خواهد داد.

2) برخی محافظ ها خیلی سریع ولتاژ غیر عادی را تشخیص می دهند، بعضی دیگر کمی کندتر عمل می کنند. هرچه زمان واکنش کمتر باشد، ایمنی دستگاه های متصل بهتر خواهد بود. در مشخصات محصول اغلب نوشته می شود که در چند ثانیه واکنش را انجام می دهد.

3) تعداد پریزها را بر اساس نیاز خود انتخاب کنید. همچنین توجه کنید که فاصله پریزها از یکدیگر به اندازه ای باشد که بتوانید دوشاخه های مختلف را به راحتی و بدون مزاحمت برای یکدیگر متصل کنید.

4) طول کابل محافظ را متناسب با فاصله وسیله برقی تا پریز دیوار انتخاب کنید تا نیازی به سیم های رابط اضافی نباشد.

5) وقتی بدنه در برابر حرارت آسیب پذیری بالایی داشته باشد، اگر شدت جریان ورودی زیاد شود، احتمال خطر بالا می رود. برخی محصولات استاندارد، روی جعبه یا مشخصات فنی درج می کنند که از مواد مقاوم در برابر آتش بهره می برند.

6) برندهایی که به کیفیت محصول اهمیت می دهند، معمولا در بسته بندی خود نشانه های استاندارد را درج می کنند. داشتن ضمانت نامه و پشتیبانی واقعی پس از خرید نیز نشان دهنده قابل اعتماد بودن آن کالاست. محصولاتی که بدون نظارت کافی ساخته شده اند، نه تنها ممکن است عملکرد درستی نداشته باشند، بلکه گاهی خودشان تبدیل به عامل خطر می شوند.

چگونه بفهمیم محافظ برق سالم است؟

گاهی پس از مدتی استفاده از محافظ برق، ممکن است شک کنیم که آیا هنوز مثل روز اول کار می کند یا نه. برای اطمینان، بهتر است به چراغ های نشانگر دقت شود؛ اگر چراغ وضعیت نرمال هیچ وقت روشن نمی شود یا محافظ دائما جریان را قطع می کند، احتمال وجود ایراد در سنسور یا مدار اصلی وجود دارد. تست زمان تاخیر هم راه دیگری برای بررسی عملکرد است؛ اگر پس از وصل دوباره برق، دستگاه بلافاصله یا با تاخیر غیرعادی جریان را وصل کند، ممکن است مدار تاخیر آسیب دیده باشد. همچنین با کمک ولت متر می توان بررسی کرد که ولتاژ خروجی در وضعیت عادی نزدیک 220 ولت باشد و در زمان نوسان، محافظ برق را قطع کند.

نشانه های فیزیکی مثل داغ شدن بیش از حد بدنه یا وجود بوی سوختگی نیز می تواند علامت خرابی باشد. اگر روی بدنه آثار تغییر رنگ یا حرارت غیرمعمول حس می شود، بررسی تخصصی لازم است چون ممکن است سیم کشی یا رله ها دچار فرسودگی شده باشند. گاهی هم توصیه می شود در زمان هایی که ولتاژ نوسان دارد، محافظ را به صورت دستی خاموش و روشن کنیم تا عملکرد رله دیده شود. اگر واکنشی رخ ندهد یا خاموش کردن درست انجام نشود، دستگاه دیگر کارایی محافظتی ندارد.

تفاوت محافظ برق و استابلایزر چیست؟

محافظ برق زمانی که ولتاژ از محدوده  مناسب خارج شود، جریان را قطع می کند تا از آسیب به دستگاه جلوگیری شود، اما باعث خاموش شدن آن وسیله هم می شود. در مقابل، استابلایزر ولتاژ را تنظیم می کند تا وسیله برقی بدون قطعی به کار خود ادامه دهد. همین ویژگی استابلایزر را برای استفاده در محیط هایی که نیاز به برق پایدار دارند، ارزشمند می کند.

در واقع محافظ نقش قطع کننده اضطراری دارد، ولی استابلایزر وظیفه تنظیم و تثبیت ولتاژ را هم بر عهده می گیرد. البته استابلایزرها گران تر، سنگین تر و پیچیده تر هستند. برای کاربردهای پایه، محافظ برق کافی است؛ اما در مواردی که توقف عملکرد قابل قبول نیست، انتخاب استابلایزر یا یو پی اس منطقی تر خواهد بود.

جمع بندی

محافظ برق یک ابزار ضروری و کم هزینه برای حفاظت از سرمایه های الکترونیکی شما در برابر آسیب های ناشی از نوسانات شبکه برق است. این دستگاه با تشخیص ولتاژهای خطرناک و قطع به موقع جریان، از سوختن و خراب شدن لوازمی چون یخچال، تلویزیون و کامپیوتر جلوگیری می کند. با شناخت انواع مختلف محافظ و توجه به نکاتی مانند توان، زمان تاخیر و استانداردهای ساخت، می توانید بهترین گزینه را برای هر یک از وسایل خود انتخاب کنید. هرچند محافظ برق ولتاژ را تثبیت نمی کند و در این زمینه با استابلایزر متفاوت است، اما به عنوان یک خط دفاعی اولیه، یک انتخاب هوشمندانه و کاملاً ضروری برای هر خانه و محل کار به شمار می رود.

سوالات متداول 

1) آیا خاموش و روشن شدن مکرر دستگاه توسط محافظ، به آن آسیب نمی زند؟ 

خیر، عملکرد این دستگاه برای حفاظت طراحی شده است. زمان تاخیر موجود در محافظ ها دقیقا برای همین منظور است که از روشن و خاموش شدن های سریع و آسیب زا جلوگیری کند. این وقفه به قطعات داخلی دستگاه، به خصوص موتورها، فرصت می دهد تا برای شروع مجدد کار آماده شوند و فشاری به آن ها وارد نشود.

2) اگر محافظ برق خراب شود، چطور تعمیرش کنیم؟

اگر آسیب شدیدی مثل سوختگی یا ترک خوردگی رخ دهد، تعمیر آن معمولا به صرفه نیست و بهتر است دستگاه جدیدی تهیه شود. اما در مواردی که خرابی محدود به قطعه ای مثل یک مقاومت یا خازن باشد، امکان تعمیر با هزینه کم وجود دارد. بررسی دوره ای وضعیت دستگاه کمک می کند تا ایرادات کوچک زودتر شناسایی شوند و از بروز آسیب های جدی تر جلوگیری شود.

3) چرا محافظ های مختلف زمان تاخیر متفاوتی دارند؟ 

زمان تاخیر بر اساس نوع دستگاهی که قرار است از آن حفاظت شود، تعیین می گردد. دستگاه های دارای کمپرسور مانند یخچال و کولر گازی، پس از خاموش شدن به چند دقیقه زمان نیاز دارند تا فشار گاز داخل کمپرسور به حالت تعادل برسد؛ روشن شدن زودهنگام می تواند به موتور آن ها آسیب جدی بزند. اما دستگاه های الکترونیکی مانند تلویزیون یا کامپیوتر قطعات مکانیکی متحرک ندارند و پس از پایدار شدن ولتاژ می توانند سریع تر روشن شوند.