Принцип защиты от перенапряжения для импульсных источников питания
Устройство защиты от перенапряжения (SPD), также известное как устройство защиты от перенапряжения, представляет собой нелинейное защитное устройство, используемое для ограничения переходного перенапряжения и направления импульсного тока разряда в системах под напряжением, а также для защиты электроприборов с низким уровнем выдерживаемого напряжения или электронных систем. защищены от ударов молнии и электромагнитных импульсов молнии или повреждения от перенапряжения. В последние годы быстро развиваются электронные информационные системы (такие как телевидение, телефон, связь, компьютерная сеть и т. д.), появилось и стало популярным большое количество электронных информационных устройств. Такие системы и оборудование часто дороги и ответственны, а их рабочее напряжение и уровень выдерживаемого напряжения очень низки, поэтому они чрезвычайно уязвимы для электромагнитных импульсов молнии. Поэтому SPD требуется для защиты по напряжению.
Из-за разных стандартов, применяемых в разных странах, спецификации продукта не унифицированы, и идентификация параметров также имеет свой собственный акцент, который намного уступает другим спецификациям электротехнического продукта, что создает большие неудобства при проектировании и выборе. В инженерном дизайне общие бренды можно разделить на отечественную продукцию, европейскую продукцию и американскую продукцию в зависимости от места происхождения. Настройки параметров отечественных изделий хаотичны, с различными техническими характеристиками и высоким остаточным давлением. Некоторые настройки моделей стандартизированных продуктов имитируют европейские продукты, а некоторые соответствуют национальным параметрам калибровки. Большинство продуктов имеют маркировку In и Imax. Поскольку отечественные продукты предъявляют относительно низкие требования к местам применения, низкому классу строительных материалов и большим значениям выдерживаемого напряжения оборудования, некоторые требования к параметрам могут быть соответствующим образом ослаблены.
Европейские товары обычно отмечают максимальный ток разряда, и модель изделия также устанавливается по этому параметру. Например, XXX65 и XXX40 известного европейского бренда, значения 65 и 40 — это Imax. Однако в китайском стандарте четко указано, что для выбора типа следует использовать номинальный разрядный ток In, что в настоящее время является затруднительной ситуацией при проектировании. После проверки информации о продукте значение In XX65 не превышает 20 кА, а значение In XX40 не превышает 15 кА. В соответствии с рекомендуемым значением GB50343 эти два продукта могут использоваться только для защиты терминала оборудования третьего уровня, но в реальной конструкции они устанавливаются на первом и втором уровнях, что явно не соответствует параметрам выбора. национального стандарта и остаточное напряжение выше, обычные модели обычно превышают 1200 В, если среда проводки нехорошая, легко превысить значение выдерживаемого напряжения оборудования. Как правило, значение Uc для европейских продуктов невелико, а линейное напряжение указано условно, поэтому легко ошибиться при выборе модели.
Как работают УЗИП
Устройство защиты от перенапряжения подходит для защиты низковольтного источника питания 220/380 В. Это нелинейная составляющая. Согласно стандарту IEC устройство защиты от перенапряжения представляет собой устройство, которое в основном подавляет перенапряжение и перегрузку по току проводящей линии. Сетевой фильтр играет защитную роль. Основное требование состоит в том, что он должен выдерживать ток молнии, который, как ожидается, пройдет, и благодаря максимальному ограничивающему напряжению перенапряжения он может эффективно гасить непрерывный поток промышленной частоты, генерируемый после прохождения тока молнии, и предотвращать мгновенное всплеск в линии электропередач и линии передачи сигнала. Перенапряжение ограничивается диапазоном напряжений, который может выдержать оборудование или система, либо сильный ток молнии просачивается на землю, чтобы защитить защищаемое оборудование или систему от повреждения в результате удара.
Тип и конструкция устройств защиты от перенапряжения различаются в зависимости от назначения, но в них включен как минимум один элемент нелинейного ограничения напряжения. Обычно используемые устройства защиты от перенапряжения включают MOV (металлооксидный варистор) и газоразрядные трубки. Скачки напряжения содержат много энергии и не могут быть остановлены. По этой причине стратегия защиты чувствительного электрооборудования от повреждения электрическими перенапряжениями заключается в том, чтобы отводить выбросы от оборудования в землю.
Сетевой фильтр MOV состоит из трех частей: средняя из оксидно-металлического материала, а два полупроводника подключены к питанию и земле. Когда происходит всплеск, MOV срабатывает немедленно, а время отклика составляет от 1 до 3 наносекунд. «V» в MOV — это реостат. В момент срабатывания сопротивление варистора падает с максимального значения почти до нуля Ом, и сверхток через варистор уходит в землю. Защищаемое электрооборудование продолжает работать при нормальном рабочем напряжении. Его полупроводниковые элементы обладают свойством изменять сопротивление при изменении напряжения. Когда напряжение ниже определенного значения, движение электронов в полупроводнике создает высокое сопротивление. И наоборот, когда напряжение превышает это конкретное значение, движение электронов изменяется, а сопротивление полупроводника уменьшается почти до нуля ом. Напряжение в норме, а сетевой фильтр MOV не работает, что не влияет на линию электропередачи.
Индикаторы плюсов и минусов MOV с защитой от перенапряжений: (1) Зажимное напряжение: Указывает значение напряжения, при котором MOV подключается к земле. Чем ниже напряжение фиксации, тем лучше эффективность защиты. (2) Способность поглощать/рассеивать энергию: это номинальное значение указывает, сколько энергии устройство защиты от перенапряжения может поглотить до того, как оно сгорит, в джоулях. Чем выше значение, тем лучше эффективность защиты. (3) Время отклика: устройства защиты от перенапряжения не отключаются сразу, они реагируют на перенапряжение с небольшой задержкой.
Еще одним распространенным устройством защиты от перенапряжения является газоразрядная трубка. Эти газоразрядные трубки делают то же самое, что и MOV, они перемещают избыточный ток от источника питания к земле, используя инертный газ в качестве проводника между двумя проводами. Когда напряжение находится в определенном диапазоне, состав газа определяет, что он плохой проводник. Если напряжение выходит за пределы этого диапазона, ток будет достаточно сильным, чтобы ионизировать газ, что делает газоразрядную трубку очень хорошим проводником. Он проводит ток на землю до тех пор, пока напряжение не вернется к нормальному уровню, а затем снова становится плохим проводником.
(1) УЗИП линии электропередач
Поскольку энергия ударов молнии очень велика, необходимо поэтапно высвобождать энергию ударов молнии в землю методом иерархического разряда. В незащищенной зоне от прямого удара молнии (LPZ0A) или на стыке зоны прямой защиты от молнии (LPZ0B) и первой защитной зоны (LPZ1) установите УЗИП или устройство защиты от перенапряжения с ограничением напряжения, прошедшее классификационные испытания класса I в качестве первого. Первый уровень защиты заключается в разряде прямого тока молнии, или, когда линия электропередачи подвергается непосредственному удару молнии, она разряжает огромную проводимую энергию. Установите ограничитель напряжения на стыке каждой секции (включая зону LPZ1) после первой зоны защиты, как второй, третий или более высокий уровень защиты. Предохранитель второго уровня представляет собой устройство защиты от остаточного напряжения предохранителя предыдущего уровня и наведенного удара молнии на участке. Когда большое поглощение энергии удара молнии происходит на переднем уровне, все еще остается часть, которая достаточно велика для оборудования или устройства защиты третьего уровня. Энергия будет передана и должна быть дополнительно поглощена протектором второго уровня. В то же время линия электропередачи, проходящая через устройство молниезащиты первого уровня, также будет индуцировать излучение электромагнитных импульсов молнии. Когда линия достаточно длинная, энергия индуцированной молнии становится достаточно большой, что требует защиты второго уровня для дальнейшего разряда энергии молнии. Устройство защиты третьего уровня защищает остаточную энергию молнии, проходящую через устройство защиты второго уровня. В соответствии с уровнем выдерживаемого напряжения защищаемого оборудования, если двухуровневая молниезащита может ограничивать напряжение ниже уровня выдерживаемого напряжения оборудования, требуются только два уровня защиты; если уровень выдерживаемого напряжения оборудования низкий, четыре уровня или даже больше уровней защиты.
Сигнальная линия УЗИП
При широком применении информационных систем, в связи с большим количеством сетевых линий и низким уровнем выдерживаемого напряжения электронного оборудования удары молнии наносят все больший вред информационным системам. Вред молнии для информационной системы в основном вызывается электромагнитным импульсом молнии, в том числе волной грозового перенапряжения, проводимой вдоль линии, высокопотенциальной контратакой, создаваемой током молнии на грозозащитном проводе, электростатической индукцией и электромагнитной индукцией молнии. электромагнитное поле. Защитные меры для электромагнитных импульсов включают перехват, шунтирование, уравнивание потенциалов, экранирование, заземление и разумную проводку. Установка УЗИП на сигнальной линии является важной мерой информационной системы по предотвращению электромагнитных импульсов. Он может одновременно выполнять роль перехвата, шунтирования и уравнивания потенциалов. Сигнальная линия SPD должна быть подключена к сигнальному порту защищаемого оборудования. Его выходной терминал подключается к порту защищенного оборудования, которое можно разделить на последовательное и параллельное соединение, и обычно устанавливается последовательно на сигнальной линии. Следовательно, при выборе SPD сигнала следует выбирать SPD с меньшими вносимыми потерями.
