תוכנית עיצוב של מעגלי הגנה מפני ברקים עבור החלפת ספקי כוח
ניתוח גל ברק
הנזק השכיח ביותר למכשירים אלקטרוניים אינו נגרם מפגיעת ברק ישירה, אלא מנחשולי זרם הנגרמים בקווי חשמל ותקשורת במהלך מכות ברק. מצד אחד, בשל המבנה הפנימי המשולב ביותר של מכשירים אלקטרוניים (שבבי VLSI), ירדה רמת המתח והתנגדות זרם היתר של הציוד, וירדה גם היכולת לעמוד בפני ברקים (כולל ברקים מושרים ונחשולי מתח תפעוליים). מצד שני, בשל הגידול בנתיבי מקור האותות, המערכת רגישה לחדירת גלי ברק יותר מבעבר. מתח נחשול יכול להיכנס לציוד מחשב דרך קווי חשמל או קווי אותות, ונדון בשני ההיבטים הללו בנפרד:
1) נחשול מתח
עליות מתח נגרמות לא רק ממכות ברק, אלא גם מתקלות קצרות ומעבר עומסים כבדים במערכת החשמל. רשת החשמל נמתחת לאורך אלפי קילומטרים, וההסתברות לפגיעות ברק וגם לנחשולי קווים גבוהה. כאשר מכת ברק מתרחשת במרחק של מאות קילומטרים ממך, גל הברק מועבר במהירות האור דרך רשת החשמל, מוחלש על ידי תחנות משנה וכו'. כאשר הוא מגיע למחשב שלך, עדיין עשויים להיות אלפי וולט. המתח הגבוה הזה קצר מאוד, רק עשרות עד מאות מיקרו-שניות, או לא מספיק כדי לשרוף את המחשב. עם זאת, הוא גורם נזק גדול לרכיבי המוליכים למחצה בתוך המחשב, בדיוק כמו שהרעש של רמקולים ישנים גדול מזה של חדשים מכיוון שהרכיבים הפנימיים פגומים. ככל שהנזקים הללו מעמיקים, המחשב הופך בהדרגה לא יציב יותר או עלול לגרום לאובדן נתונים חשובים.
GE Corporation בארצות הברית קבעה שקווי הפצה-במתח נמוך (110V) במשקי בית כלליים, מסעדות, דירות ואזורים אחרים חוו יותר מ-800 מתחי נחשול העולים על מתח ההפעלה המקורי תוך 10,000 שעות (בערך שנה וחודשיים), כאשר למעלה מ-300 מתחי מתח עולים על 1000V. מתח מתח כזה עלול לגרום נזק למכשירים אלקטרוניים במכה אחת.
2) גל מערכת האותות
המקורות העיקריים למתח הנחשול במערכות אותות הם מכות ברק נגרמות, הפרעות אלקטרומגנטיות, הפרעות רדיו והפרעות אלקטרוסטטיות. חפצי מתכת (כגון קווי טלפון) מושפעים מאותות הפרעה אלו, שעלולים לגרום לשגיאות בנתונים המועברים, להשפיע על הדיוק וקצב השידור של השידור. ביטול ההפרעות הללו ישפר את מצב השידור של הרשת.
בהתבסס על הפגמים והתנאים הטכניים שלעיל, מאמר זה מעצב מעגל אספקת חשמל מקביל- חד פאזי נגד מיתוג ברק המבוסס על וריסטורים וצינורות פריקת גז קרמיים בהתאם לשימוש בפועל.
