Принцип защиты от скачков напряжения
Устройство защиты от перенапряжения (SPD), также известное как устройство защиты от перенапряжения, представляет собой нелинейное защитное устройство, используемое в системах под напряжением для ограничения переходного перенапряжения и направления импульсного тока разряда. Он используется для защиты электрических или электронных систем с низким уровнем выдерживаемого напряжения от ударов молнии, электромагнитных импульсов или повреждений, вызванных эксплуатационным перенапряжением. В последние годы быстро развиваются электронные информационные системы (такие как телевидение, телефон, связь, компьютерные сети и т. д.), появилось и популяризировалось большое количество электронных информационных устройств. Эти типы систем и оборудования часто дороги и важны, имеют низкое рабочее напряжение и уровни выдерживаемого напряжения, что делает их очень восприимчивыми к электромагнитным импульсам молнии. Поэтому УЗИП следует использовать для защиты от перенапряжения.
Из-за различных стандартов, которым следуют разные страны, спецификации продуктов не унифицированы, а идентификация параметров также имеет свой собственный акцент, который намного уступает другим спецификациям электротехнической продукции, что доставляет большие неудобства при проектировании и выборе. В инженерном проектировании распространенные бренды можно в основном разделить на отечественную продукцию, европейскую продукцию и американскую продукцию в зависимости от места их происхождения. Настройки параметров отечественной продукции хаотичны, имеют разнообразные характеристики и высокое остаточное напряжение. Некоторые из стандартизированных моделей продукции созданы для имитации европейской продукции, тогда как другие соответствуют параметрам национальных стандартов. Большинство продуктов имеют маркировку In и Imax. Из-за низких требований к отечественной продукции для площадок применения, низкой этажности здания и высоких значений выдерживаемого напряжения оборудования требования к некоторым параметрам могут быть соответствующим образом смягчены.
На европейских продуктах обычно маркируется максимальный ток разряда, а модель продукта также выбирается на основе этого параметра. Например, известный европейский бренд XXX65 и XXX40, где значения 65 и 40 — это Imax. Однако китайские стандарты четко предусматривают, что для выбора следует использовать номинальный ток разряда In, что является неудобной ситуацией, возникающей в настоящее время при проектировании. После проверки информации о продукте значение In XX65 не превышает 20 кА, а значение In XX40 не превышает 15 кА. При соблюдении рекомендуемых значений GB50343 эти два продукта можно использовать только для трехуровневой защиты на конце оборудования. Однако в реальном проекте они установлены на первом и втором уровнях, что явно не соответствует параметрам выбора национальных стандартов, а остаточное напряжение высокое. Обычные модели обычно превышают 1200 В. Если условия проводки неудовлетворительны, можно легко превысить значение выдерживаемого напряжения оборудования. Как правило, европейские продукты имеют относительно небольшое значение Uc и допускают маркировку сетевого напряжения, что позволяет легко ввести в заблуждение при выборе моделей.
Принцип работы СПД
Сетевой фильтр подходит для защиты низковольтного источника питания 220/380 В и является нелинейным компонентом. Согласно стандартам IEC, сетевой фильтр представляет собой устройство, используемое в основном для подавления перенапряжения и сверхтока в линии передачи. Основное требование к устройству защиты от перенапряжений, чтобы выполнять защитную роль, — выдерживать ожидаемый ток молнии и эффективно гасить непрерывный ток промышленной частоты, генерируемый после потока молнии, посредством максимального напряжения ограничения перенапряжения. Он ограничивает мгновенное перенапряжение, попадающее в линию электропередачи или линию передачи сигналов, до диапазона напряжений, который может выдержать оборудование или система, или разряжает сильный ток молнии в землю, чтобы защитить защищаемое оборудование или систему от повреждений, вызванных ударом.
Типы и конструкции устройств защиты от перенапряжения различаются в зависимости от их применения, но они содержат по крайней мере один нелинейный элемент ограничения напряжения. Обычно используемые устройства защиты от перенапряжения включают MOV (металлоксидные варисторы) и газоразрядные трубки. Электрические скачки содержат мощную энергию и не могут быть остановлены. По этой причине стратегия защиты чувствительного электрооборудования от повреждений, вызванных перенапряжением, состоит в том, чтобы отвести выбросы от оборудования и затем стечь в землю.
Сетевой фильтр MOV состоит из трех частей: металлооксидного материала в середине, соединенного двумя полупроводниками с источником питания и заземляющего провода. При возникновении скачка напряжения MOV немедленно срабатывает с временем отклика 1-3 наносекунд. Буква «V» в MOV — это реостат. В момент срабатывания сопротивление ДВИГАТЕЛЯ падает от максимального значения почти до нуля Ом, и через ДВИГАТЕЛЬ уходит в землю ток сверхтока. Защищаемое электрооборудование продолжает работать при нормальном рабочем напряжении. Его полупроводниковые компоненты обладают свойством изменять сопротивление при изменении напряжения. Когда напряжение падает ниже определенного значения, движение электронов в полупроводнике создает высокое сопротивление. Напротив, когда напряжение превысит это конкретное значение, движение электронов изменится, и сопротивление полупроводника уменьшится почти до нуля Ом. Напряжение в норме, сетевой фильтр MOV простаивает сбоку, не влияя на линию электропередачи.
Показателями преимуществ и недостатков устройств защиты от перенапряжения (MOV) являются: (1) Напряжение фиксации: представляет собой значение напряжения, которое заставит MOV подключиться к заземляющему проводу. Чем ниже напряжение фиксации, тем лучше эффективность защиты. (2) Способность поглощения/рассеяния энергии: это номинальное значение показывает, сколько энергии может поглотить сетевой фильтр до того, как сгорит, в джоулях. Чем выше значение, тем лучше эффективность защиты. (3) Время реакции: устройства защиты от перенапряжения не отключаются сразу, и их реакция на скачки напряжения будет с небольшой задержкой.
Еще одним распространенным устройством защиты от перенапряжения является газоразрядная трубка. Эти газоразрядные трубки выполняют ту же функцию, что и варисторы, перемещая избыточный ток от провода под напряжением к заземляющему проводу и достигая этой функции за счет использования инертного газа в качестве проводника между двумя проводами. Когда напряжение находится в определенном диапазоне, состав газа определяет, что он плохой проводник. Если напряжение подскочит и превысит этот диапазон, силы тока будет достаточно для ионизации газа, что сделает газоразрядную трубку очень хорошим проводником. Он будет проводить ток к заземляющему проводу до тех пор, пока напряжение не вернется к нормальному уровню, а затем станет неисправным проводником.
