Princíp prepäťovej ochrany pre spínané zdroje
Prepäťové ochrany sú vhodné na ochranu nízkonapäťových zdrojov 220/380V a sú to nelineárne komponenty. Podľa noriem IEC sú prepäťové ochrany zariadenia, ktoré hlavne potláčajú prepätie a nadprúd v prenášaných vedeniach. Prepäťové ochrany zohrávajú ochrannú úlohu a základnou požiadavkou je, že musia odolať očakávanému prechodu bleskového prúdu a účinne uhasiť kontinuálny prúd výkonovej frekvencie generovaný po prietoku blesku cez maximálnu napäťovú svorku prepätia, obmedziť okamžité prepätie vstupujúce cez elektrické vedenie a vedenie na prenos signálu v rozsahu napätia, ktorému môže zariadenie alebo systém odolať, alebo vybiť silný bleskový prúd do zeme, čím chráni chránené zariadenie alebo systém pred poškodením spôsobeným nárazom.
Typ a štruktúra prepäťových ochrán sa líši v závislosti od ich zamýšľaného použitia, ale musí obsahovať aspoň jeden nelineárny prvok obmedzujúci napätie. Medzi bežné prepäťové ochrany patria MOV (Metal Oxide Varistor) a plynové výbojky. Prepätie obsahuje silnú energiu a nedá sa mu zabrániť. Z tohto dôvodu je stratégiou ochrany citlivých elektrických zariadení pred poškodením prepätím odviesť prepätie zo zariadenia a prúdiť ho do zeme.
Prepäťová ochrana MOV sa skladá z troch častí: materiálu z oxidu kovu v strede, ktorý je spojený s napájacím a uzemňovacím vodičom dvoma polovodičmi. Keď dôjde k prepätiu, MOV sa okamžite aktivuje s dobou odozvy 1-3 nanosekúnd. "V" v MOV je premenlivý odpor. V momente odozvy odpor MOV klesne z maximálnej hodnoty takmer na nulu ohmov a cez MOV tečie do zeme nadprúd. Chránené elektrické zariadenie pokračuje v prevádzke pri normálnom prevádzkovom napätí. Jeho polovodičové súčiastky majú vlastnosť meniť odpor so zmenou napätia. Keď je napätie pod špecifickou hodnotou, pohyb elektrónov v polovodiči vytvára vysoký odpor. Naopak, keď napätie prekročí túto špecifickú hodnotu, pohyb elektrónov sa zmení a polovodičový odpor sa zníži takmer o nula ohmov. Napätie je normálne a prepäťová ochrana MOV je nečinná na boku, čo neovplyvňuje elektrické vedenie.
Indikátory výhod a nevýhod najdrahšej prepäťovej ochrany MOV: (1) Upínacie napätie: predstavuje hodnotu napätia, ktorá spôsobí pripojenie MOV k uzemňovaciemu vodiču. Čím nižšie je upínacie napätie, tým lepšia je ochrana. (2) Kapacita absorpcie/disipácie energie: Táto nominálna hodnota predstavuje, koľko energie môže prepäťová ochrana absorbovať pred vyhorením, v jouloch. Čím vyššia je jeho hodnota, tým lepšia je ochrana. (3) Čas odozvy: Prepäťové ochrany sa neodpoja okamžite a ich odozva na prepätie bude mierne oneskorená.
Ďalším bežným zariadením na ochranu proti prepätiu je plynová výbojka. Tieto plynové výbojky majú rovnakú funkciu ako MOV, pretože prenášajú prebytočný prúd z živého vodiča do uzemňovacieho vodiča pomocou inertného plynu ako vodiča medzi dvoma vodičmi. Keď je napätie v určitom rozsahu, zloženie plynu určuje, že ide o zlý vodič. Ak sa napätie zvýši a prekročí tento rozsah, intenzita prúdu bude dostatočná na ionizáciu plynu, čím sa plynová výbojka stane veľmi dobrým vodičom. Bude viesť prúd do zeme, kým sa napätie nevráti na normálnu úroveň, a potom sa opäť stane zlým vodičom.
