Принцип захисту від стрибків напруги
Пристрій захисту від перенапруги (SPD), також відомий як пристрій захисту від перенапруги, є нелінійним захисним пристроєм, який використовується в системах під напругою для обмеження перехідної перенапруги та спрямування струму розряду. Використовується для захисту електричних або електронних систем з низьким рівнем витримки напруги від ударів блискавки, електромагнітних імпульсів або пошкодження робочої перенапруги. В останні роки електронні інформаційні системи (такі як телебачення, телефон, зв'язок, комп'ютерні мережі тощо) швидко розвиваються, з'являється та популяризується велика кількість електронних інформаційних пристроїв. Ці типи систем і обладнання часто є дорогими та важливими, мають низьку робочу напругу та рівні витримуваної напруги, що робить їх дуже чутливими до електромагнітних імпульсів блискавки. Тому для захисту від перенапруги слід використовувати SPD.
Через різні стандарти, яких дотримуються різні країни, специфікації продуктів не є уніфікованими, а ідентифікація параметрів також має власний акцент, який значно поступається специфікаціям інших електричних виробів, що створює великі незручності для проектування та вибору. У інженерному проектуванні загальні бренди можна в основному розділити на вітчизняні продукти, європейські продукти та американські товари на основі їх місця походження. Налаштування параметрів вітчизняних виробів хаотичні, з різноманітними характеристиками та високою залишковою напругою. Деякі стандартизовані моделі продуктів налаштовані на імітацію європейських продуктів, тоді як інші відповідають параметрам національних стандартів. Більшість продуктів мають позначки In та Imax. Через низькі вимоги вітчизняних виробів до місць застосування, низькі рівні будівлі та високі значення напруги, що витримує обладнання, деякі вимоги до параметрів можуть бути належним чином послаблені.
На європейських виробах зазвичай вказується максимальний струм розряду, і модель виробу також встановлюється на основі цього параметра. Наприклад, відомий європейський бренд XXX65 і XXX40, де значення 65 і 40 є Imax. Однак китайські стандарти чітко передбачають, що для вибору 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. Якщо дотримуватись рекомендованих значень GB50343, ці два продукти можна використовувати лише для трирівневого захисту в кінці обладнання. Однак у фактичній конструкції вони встановлені на першому та другому рівнях, що явно не відповідає параметрам вибору національних стандартів, а залишкова напруга є високою. Звичайні моделі зазвичай перевищують 1200 В. Якщо середовище електропроводки погане, можна легко перевищити значення витримуваної напруги обладнання. Як правило, європейські продукти мають відносно невелике значення Uc і є оппортуністичними у маркуванні лінійної напруги, що полегшує введення в оману при виборі моделей.
Принцип роботи СПД
Пристрій захисту від перенапруг підходить для захисту джерела низької напруги 220/380 В і є нелінійним компонентом. Відповідно до стандартів IEC, пристрій захисту від перенапруг – це пристрій, який в основному використовується для придушення перенапруги та перевантаження по струму в лінії електропередачі. Основна вимога до пристрою захисту від перенапруги, щоб відігравати захисну роль, полягає в тому, щоб витримувати очікуваний струм блискавки та ефективно гасити безперервний струм промислової частоти, який утворюється після того, як блискавка протікає через максимальну напругу фіксації перенапруги. Він обмежує миттєву перенапругу, яка надходить на лінію електропередачі або лінію передачі сигналу, до діапазону напруг, який може витримати обладнання чи система, або розряджає сильний струм блискавки в землю, щоб захистити захищене обладнання чи систему від пошкодження, спричиненого ударом.
Типи та конструкції пристроїв захисту від перенапруги відрізняються залежно від їх використання, але вони містять принаймні один нелінійний елемент обмеження напруги. Зазвичай використовувані пристрої захисту від перенапруг включають MOV (металооксидні варистори) і газорозрядні трубки. Електричні стрибки містять потужну енергію, і їх неможливо зупинити. З цієї причини стратегія захисту чутливого електрообладнання від пошкодження від перенапруги полягає у відводі перенапруги від обладнання, а потім у землі.
Засіб захисту від перенапруг MOV складається з трьох частин: металооксидного матеріалу в середині, з’єднаного двома напівпровідниками з джерелом живлення та дроту заземлення. Коли виникає сплеск, MOV негайно спрацьовує з часом відгуку 1-3 наносекунд. Буква «V» у MOV означає реостат. У момент спрацьовування опір MOV падає від свого максимального значення майже до нуля Ом, і надструм протікає в землю через MOV. Захищене електрообладнання продовжує працювати при нормальній робочій напрузі. Його напівпровідникові компоненти мають властивість змінювати опір зі зміною напруги. Коли напруга падає нижче певного значення, рух електронів у напівпровіднику створює високий опір. Навпаки, коли напруга перевищує це конкретне значення, рух електронів зміниться, а опір напівпровідника зменшиться майже до нуля Ом. Напруга в нормі, а захист від перенапруги MOV не працює збоку, не впливаючи на лінію живлення.
Індикатори переваг і недоліків пристроїв захисту від перенапруги (MOV) такі: (1) Напруга фіксації: означає значення напруги, яке спричинить підключення MOV до дроту заземлення. Чим нижча напруга затиску, тим краще ефективність захисту. (2) Ємність поглинання/розсіювання енергії: це номінальне значення вказує на те, скільки енергії може поглинути захисник від перенапруг, перш ніж його згорить, у джоулях. Чим вище значення, тим краще ефективність захисту. (3) Час спрацьовування: пристрої захисту від перенапруги не відключаються відразу, і буде невелика затримка в їх реакції на перенапруги.
Іншим поширеним пристроєм захисту від перенапруг є газорозрядна трубка. Ці газорозрядні трубки виконують ту саму функцію, що й MOV, переміщуючи надлишковий струм від проводу під напругою до проводу заземлення та досягаючи цієї функції за допомогою використання інертного газу як провідника між двома проводами. Коли напруга знаходиться в певному діапазоні, склад газу визначає, що він є поганим провідником. Якщо напруга підскочить і перевищить цей діапазон, сила струму буде достатньою для іонізації газу, що зробить газорозрядну трубку дуже хорошим провідником. Він буде проводити струм до проводу заземлення, доки напруга не повернеться до нормального рівня, а потім стане несправним провідником
