Принцип захисту від перенапруг для імпульсних джерел живлення
Пристрій захисту від перенапруги (SPD), також відомий як пристрій захисту від перенапруги, є нелінійним захисним пристроєм, який використовується для обмеження перехідної перенапруги та спрямування імпульсного струму розряду в системах під напругою та використовується для захисту електричних приладів із низькими рівнями витримуваної напруги або електронних систем. захищений від ударів блискавки та електромагнітних імпульсів блискавки або робочої перенапруги. В останні роки електронні інформаційні системи (такі як телебачення, телефон, зв’язок, комп’ютерна мережа тощо) швидко розвиваються, з’явилась і стала популярною велика кількість електронних інформаційних пристроїв. Такі системи та обладнання часто є дорогими та важливими, а їх робоча напруга та рівень витримуваної напруги дуже низькі, тому вони надзвичайно вразливі до електромагнітних імпульсів блискавки. Тому для захисту від напруги необхідний SPD.
Через різні стандарти, яких дотримуються різні країни, технічні характеристики продукту не є уніфікованими, а ідентифікація параметрів також має власний акцент, який значно поступається специфікаціям інших електричних продуктів, що створює великі незручності при проектуванні та виборі. У інженерному проектуванні загальні бренди можна розділити на вітчизняні, європейські та американські відповідно до місця походження. Налаштування параметрів вітчизняних виробів хаотичні, з різними характеристиками і високим залишковим тиском. Деякі параметри моделі стандартизованих продуктів імітують європейські продукти, а деякі відповідають національним параметрам калібрування. Більшість товарів мають маркування In та Imax. Оскільки вітчизняні вироби пред’являють відносно низькі вимоги до місць застосування, низькі якості будівництва та великі значення витримуваної напруги обладнання, деякі вимоги до параметрів можна відповідним чином послабити.
На європейських виробах зазвичай позначається максимальний струм розряду, і модель виробу також налаштовується за цим параметром. Наприклад, XXX65 і XXX40 відомого європейського бренду, значення 65 і 40 є Imax. Однак китайський стандарт чітко визначає, що для вибору типу слід використовувати номінальний струм розряду In, що є незручною ситуацією, яка зараз зустрічається в інженерному проектуванні. Після перевірки інформації про продукт значення In XX65 не перевищує 20 кА, а значення In XX40 не перевищує 15 кА. Згідно з рекомендованим значенням GB50343, ці два продукти можна використовувати лише для третього рівня захисту терміналу обладнання, але в фактичному проекті вони встановлені на першому та другому рівнях, що, очевидно, не відповідає параметрам вибору. національного стандарту, а залишкова напруга Вища, звичайні моделі зазвичай перевищують 1200 В, якщо середовище електропроводки погане, можна легко перевищити значення витримуваної напруги обладнання. Як правило, значення Uc для європейських продуктів невелике, а мережева напруга позначена випадково, тому при виборі моделі легко ввести в оману.
Як працюють SPD
Засіб захисту від перенапруг підходить для захисту джерела живлення низької напруги 220/380 В. Це нелінійний компонент. Відповідно до стандарту IEC, захист від перенапруг - це пристрій, який переважно пригнічує перенапругу та перевантаження по струму в провідній лінії. Фільтр від перенапруг виконує захисну роль. Основна вимога полягає в тому, що він повинен витримувати струм блискавки, який, як очікується, пройде, і завдяки максимальній напрузі фіксації сплеску, він може ефективно гасити безперервний потік промислової частоти, що утворюється після проходження струму блискавки, і запобігати миттєвому перенапруги в лінії електропередачі та лінії передачі сигналу. Перенапруга обмежена діапазоном напруги, який може витримати обладнання чи система, або сильний струм блискавки просочується на землю, щоб захистити захищене обладнання чи систему від пошкодження внаслідок удару.
Тип і конструкція пристроїв захисту від перенапруги відрізняються залежно від цілей, але включено принаймні один нелінійний елемент обмеження напруги. Зазвичай використовувані пристрої захисту від перенапруг включають MOV (металооксидний варистор) і газорозрядні трубки. Стрибки напруги містять багато енергії, і їх неможливо зупинити. З цієї причини стратегія захисту чутливого електричного обладнання від пошкодження внаслідок стрибків струму полягає в тому, щоб шунтувати стрибки від обладнання в землю.
Засіб захисту від перенапруги MOV складається з трьох частин: середина – це металооксидний матеріал, а два напівпровідники під’єднані до живлення та землі. Коли виникає сплеск, MOV спрацьовує негайно, а час відгуку становить від 1 до 3 наносекунд. Буква «V» у MOV означає реостат. У момент спрацьовування опір MOV падає від максимального значення майже до нуля Ом, і надструм надходить у землю через MOV. Захищене електрообладнання продовжує працювати під нормальною робочою напругою. Його напівпровідникові елементи мають властивість змінювати опір зі зміною напруги. Коли напруга нижче певного значення, рух електронів у напівпровіднику створює високий опір. І навпаки, коли напруга перевищує це конкретне значення, рух електронів змінюється, а опір напівпровідника зменшується близько до нуля Ом. Напруга в нормі, а захист від перенапруг MOV не працює, що не впливає на лінію живлення.
Індикатори плюсів і мінусів пристрою захисту від перенапруги MOV: (1) Напруга фіксації: вказує значення напруги, яке спричинить з’єднання MOV із землею. Чим нижча напруга затиску, тим краще ефективність захисту. (2) Ємність поглинання/розсіювання енергії: це номінальне значення вказує, скільки енергії може поглинути фільтр від перенапруг, перш ніж він згорить, у джоулях. Чим вище значення, тим краще ефективність захисту. (3) Час відгуку: пристрої захисту від перенапруги не відключаються негайно, вони мають невелику затримку реагування на перенапругу.
Іншим поширеним пристроєм захисту від перенапруг є газорозрядна трубка. Ці газорозрядні трубки роблять те ж саме, що й MOV, вони переміщують надлишковий струм від мережі до землі, використовуючи інертний газ як провідник між двома проводами. Коли напруга знаходиться в певному діапазоні, склад газу визначає, що він є поганим провідником. Якщо напруга виходить за межі цього діапазону, струм буде достатньо сильним, щоб іонізувати газ, що робить газорозрядну трубку дуже хорошим провідником. Він проводить струм до землі, доки напруга не повернеться до нормального рівня, а потім знову стає поганим провідником.
(1) Лінія електропередач SPD
Оскільки енергія ударів блискавки дуже велика, необхідно крок за кроком вивільняти енергію ударів блискавки в землю за допомогою методу ієрархічного розряду. У зоні прямого захисту від блискавки (LPZ0A) або на стику зони прямого блискавкозахисту (LPZ0B) і першої зони захисту (LPZ1) встановіть фільтр від перенапруг або захист від перенапруги, що обмежує напругу, який пройшов класифікаційне випробування класу I як перший. Перший рівень захисту полягає в розряді постійного струму блискавки, або коли лінія електропередачі безпосередньо вдарила блискавка, вона розрядить величезну проведену енергію. Встановіть пристрій захисту від перенапруги на стику кожного розділу (включаючи зону LPZ1) після першої зони захисту, як другий, третій або вищий рівень захисту. Захисник другого рівня - це пристрій захисту від залишкової напруги захисника попереднього рівня та індукованого удару блискавки в зоні. Коли велике поглинання енергії удару блискавки відбувається на передньому рівні, залишається частина, яка є досить великою для обладнання або захисника третього рівня. Енергія буде передана і повинна бути додатково поглинена протектором другого рівня. У той же час лінія електропередачі, що проходить через пристрій блискавкозахисту першого рівня, також буде індукувати електромагнітне імпульсне випромінювання блискавки. Коли лінія достатньо довга, енергія індукованої блискавки стає достатньо великою, що вимагає захисту другого рівня для подальшого розряду енергії блискавки. Протектор третього рівня захищає залишкову енергію блискавки, що проходить через протектор другого рівня. Відповідно до рівня витримуваної напруги захищеного обладнання, якщо дворівневий блискавкозахист може обмежити напругу нижче, ніж рівень витримуваної напруги обладнання, потрібні лише два рівні захисту; якщо рівень витримуваної напруги обладнання низький, чотири або навіть більше рівнів захисту.
Сигнальна лінія SPD
З широким застосуванням інформаційних систем, через велику кількість мережевих ліній і низький рівень витримуваної напруги електронного обладнання, удари блискавки стають все більш шкідливими для інформаційних систем. Шкода блискавки інформаційній системі в основному спричинена електромагнітним імпульсом блискавки, включно з хвилею перенапруги блискавки, що поширюється вздовж лінії, високим потенціалом контратаки, спричиненим струмом блискавки на заземлювальному дроті, електростатичною індукцією та електромагнітною індукцією блискавки. електромагнітне поле. Заходи захисту від електромагнітних імпульсів включають перехоплення, шунтування, зрівнювання потенціалів, екранування, заземлення та розумне підключення. Встановлення SPD на сигнальній лінії є важливим заходом для інформаційної системи для запобігання електромагнітних імпульсів. Він може одночасно грати роль перехоплення, шунтування та зрівнювання потенціалів. Сигнальна лінія SPD повинна бути підключена до сигнального порту захищеного обладнання. Його вихідний термінал підключається до порту захищеного обладнання, яке можна розділити на послідовне та паралельне з’єднання, і зазвичай встановлюється послідовно на сигнальній лінії. Тому при виборі SPD сигналу слід вибрати SPD з меншими внесеними втратами.
