Princíp prepäťovej ochrany spínaného zdroja
Prepäťové ochranné zariadenie (SPD), tiež známe ako Surge Protector, je nelineárne ochranné zariadenie používané v živých systémoch na obmedzenie prechodného prepätia a vedenie výbojového nárazového prúdu. Používa sa na ochranu elektrických alebo elektronických systémov s nízkym napätím pred údermi blesku, elektromagnetickými impulzmi alebo poškodením prevádzkovým prepätím. V posledných rokoch sa rýchlo rozvíjali elektronické informačné systémy (ako televízia, telefón, komunikácia, počítačové siete a pod.) a vzniklo a spopularizovalo sa veľké množstvo elektronických informačných zariadení. Tieto typy systémov a zariadení sú často drahé a dôležité, s nízkym prevádzkovým napätím a odolávajú napäťovým úrovniam, vďaka čomu sú vysoko citlivé na elektromagnetické impulzy blesku. Preto by sa na prepäťovú ochranu malo použiť SPD.
Princíp činnosti SPD
Prepäťová ochrana je vhodná na ochranu nízkonapäťového zdroja 220/380V a je nelineárnym komponentom. Podľa noriem IEC je prepäťová ochrana zariadenie používané najmä na potlačenie prepätia a nadprúdu prenosového vedenia. Základnou požiadavkou, aby prepäťová ochrana plnila ochrannú úlohu, je odolávať očakávanému bleskovému prúdu a efektívne zhášať nepretržitý prúd výkonovej frekvencie generovaný po pretečení blesku cez maximálne upínacie napätie prepätia. Obmedzuje okamžité prepätie, ktoré vstupuje do elektrického vedenia alebo vedenia na prenos signálu, na rozsah napätia, ktorý zariadenie alebo systém znesie, alebo vybíja silný bleskový prúd do zeme, aby chránil chránené zariadenie alebo systém pred poškodením spôsobeným nárazom.
Typy a štruktúry prepäťových ochrán sa líšia podľa ich rôzneho použitia, ale obsahujú aspoň jeden nelineárny prvok obmedzujúci napätie. Medzi bežne používané prepäťové ochrany patria MOV (MetalOxideVaristors) a plynové výbojky. Elektrické prepätia obsahujú silnú energiu a nemožno ich zastaviť. Z tohto dôvodu je stratégiou ochrany citlivých elektrických zariadení pred poškodením prepätím odviesť prepätie zo zariadenia a následne prúdiť do zeme.
Prepäťová ochrana MOV pozostáva z troch častí: materiálu z oxidu kovu v strede, spojeného dvoma polovodičmi so zdrojom a uzemňovacieho vodiča. Keď dôjde k prepätiu, MOV okamžite zareaguje s dobou odozvy 1-3 nanosekúnd. "V" v MOV je reostat. 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 komponenty majú vlastnosť meniť odpor so zmenami napätia. Keď napätie klesne pod určitú hodnotu, pohyb elektrónov v polovodiči generuje vysoký odpor. Naopak, keď napätie prekročí túto špecifickú hodnotu, pohyb elektrónov sa zmení a polovodičový odpor sa zníži na takmer nulové ohmy. Napätie je normálne a prepäťová ochrana MOV je nečinná na boku bez ovplyvnenia elektrického vedenia.
Indikátory výhod a nevýhod prepäťových ochranných zariadení (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 spálením v jouloch. Čím vyššia hodnota, tým lepšia 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, presúvajú nadbytočný prúd z živého vodiča do uzemňovacieho vodiča a dosahujú túto funkciu použitím 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, sila prúdu bude dostatočná na ionizáciu plynu, čím sa plynová výbojka stane veľmi dobrým vodičom. Bude viesť prúd do uzemňovacieho vodiča, kým sa napätie nevráti na normálnu úroveň, a potom sa stane chybným vodičom.
