Принцип на защита от пренапрежение на регулирано захранване
Устройството за защита от пренапрежение (SPD), известно още като предпазител от пренапрежение, е нелинейно защитно устройство, използвано за ограничаване на преходното пренапрежение и насочване на тока на разреждане в системи под напрежение и се използва за защита на електрически уреди с ниски нива на издържано напрежение или електронни системи защитени от удари на мълния и електромагнитни импулси на мълния или повреда от работно пренапрежение. През последните години електронните информационни системи (като телевизия, телефон, комуникация, компютърна мрежа и др.) се развиха бързо и се появиха и станаха популярни голям брой електронни информационни устройства. Такива системи и оборудване често са скъпи и важни, а тяхното работно напрежение и ниво на издържано напрежение са много ниски, така че те са изключително уязвими към електромагнитни импулси на светкавици. Следователно SPD е необходим за защита от напрежение.
Поради различните стандарти, следвани от различни страни, продуктовите спецификации не са унифицирани и идентификацията на параметрите също има свой собствен акцент, който е далеч по-нисък от другите спецификации на електрически продукти, което носи големи неудобства при проектирането и избора. В инженерния дизайн общите марки могат да бъдат разделени на местни продукти, европейски продукти и американски продукти според мястото на произход. Настройките на параметрите на домашните продукти са хаотични, с различни спецификации и високо остатъчно налягане. Някои от настройките на модела на стандартизирани продукти имитират европейски продукти, а някои следват националните параметри за калибриране. Повечето от продуктите са маркирани с In и Imax. Тъй като домашните продукти имат сравнително ниски изисквания за местата на приложение, ниски степени на строителство и големи стойности на издържано напрежение на оборудването, някои изисквания към параметрите могат да бъдат подходящо облекчени.
Европейските продукти обикновено отбелязват максималния ток на разреждане и моделът на продукта също се настройва според този параметър. Например XXX65 и XXX40 на известна европейска марка, стойностите 65 и 40 са Imax. Китайският стандарт обаче ясно постановява, че номиналният разряден ток In трябва да се използва за избор на тип, което е неудобна ситуация, срещана в инженерния дизайн в момента. След проверка на информацията за продукта In стойността на XX65 не надвишава 20kA, а In стойността на XX40 не надвишава 15kA. Съгласно препоръчителната стойност на GB50343, тези два продукта могат да се използват само за защита от трето ниво на терминала на оборудването, но в действителния дизайн те са инсталирани на първо и второ ниво, което очевидно е в противоречие с параметрите за избор на националния стандарт и остатъчното напрежение. По-високите, обикновените модели обикновено надвишават 1200 V, след като средата на окабеляване не е добра, лесно е да се превиши стойността на издържаното напрежение на оборудването. Като цяло стойността на Uc на европейските продукти е малка и мрежовото напрежение е опортюнистично маркирано, така че е лесно да се подведете при избора на модел.
Защитата от пренапрежение е подходяща за защита на захранване с ниско напрежение 220/380V. Това е нелинеен компонент. Съгласно стандарта IEC защитата от пренапрежение е устройство, което основно потиска пренапрежението и свръхтока на проводимата линия. Защитата от пренапрежение играе защитна роля. Основното изискване е, че трябва да издържа на тока на мълния, който се очаква да премине, и чрез максималното напрежение на затягане на пренапрежението, той може ефективно да потуши непрекъснатия поток на мощността, генериран след преминаването на тока на мълния, и да предотврати мигновеното пренапрежение в електропровода и линията за предаване на сигнал. Свръхнапрежението е ограничено в обхвата на напрежението, което оборудването или системата може да издържи, или силният ток на мълния се пропуска към земята, за да защити защитеното оборудване или система от повреда поради удар.
Типът и структурата на предпазителите от пренапрежение варират според различните цели, но е включен поне един нелинеен елемент за ограничаване на напрежението. Често използваните предпазители от пренапрежение включват MOV (метален оксиден варистор) и газоразрядни тръби. Токовите удари съдържат много енергия и не могат да бъдат спрени. Поради тази причина стратегията за защита на чувствително електрическо оборудване от повреда от електрически пренапрежения е пренасочването на пренапрежението далеч от оборудването и в земята.
Защитата от пренапрежение MOV се състои от три части: средата е материал от метален оксид и два полупроводника са свързани към захранването и земята. Когато възникне пренапрежение, MOV действа незабавно, а времето за реакция е от 1 до 3 наносекунди. "V" в MOV е реостат. В момента на реагиране съпротивлението на MOV пада от максималната стойност до почти нула ома и свръхтокът преминава в земята през MOV. Защитеното електрическо оборудване продължава да работи при нормално работно напрежение. Неговите полупроводникови елементи имат свойството да променят съпротивлението при промяна на напрежението. Когато напрежението е под определена стойност, движението на електроните в полупроводника създава голямо съпротивление. Обратно, когато напрежението надвиши тази специфична стойност, движението на електроните се променя и съпротивлението на полупроводника намалява близо до нула ома. Напрежението е нормално и защитата от пренапрежение MOV не работи, което не засяга захранващата линия.
Индикаторите за предимствата и недостатъците на защитата от пренапрежение MOV: (1) Затягащо напрежение: Показва стойността на напрежението, която ще накара MOV да се свърже към земята. Колкото по-ниско е напрежението на затягане, толкова по-добра е защитата. (2) Капацитет на поглъщане/разсейване на енергия: Тази номинална стойност показва колко енергия може да поеме предпазителят от пренапрежение, преди да изгори, в джаули. Колкото по-висока е стойността, толкова по-добра е защитата. (3) Време за реакция: Защитите от пренапрежение не се изключват незабавно, те имат леко забавяне в отговора на пренапрежението.
Друго често срещано устройство за защита от пренапрежение е газоразрядна тръба. Тези газоразрядни тръби правят същото като MOVs, те преместват излишния ток от напрежението към земята, като използват инертен газ като проводник между двата проводника. Когато напрежението е в определен диапазон, съставът на газа определя, че той е лош проводник. Ако напрежението надхвърли този диапазон, токът ще бъде достатъчно силен, за да йонизира газа, което прави газоразрядната тръба много добър проводник. Той провежда ток към земята, докато напрежението се върне към нормалните нива, след което отново става лош проводник.
