Princípy ochrany proti prepätiu
Prepäťové ochranné zariadenie (SPD), tiež známe ako prepäťová ochrana, je nelineárne ochranné zariadenie používané na obmedzenie prechodného prepätia a vedenie výbojového nárazového prúdu v systémoch pod napätím a používa sa na ochranu elektrických spotrebičov s nízkymi úrovňami výdržného napätia alebo elektronických systémov. chránené pred údermi blesku a bleskovými elektromagnetickými impulzmi alebo poškodením prevádzkovým prepätím. V posledných rokoch sa rýchlo rozvíjajú elektronické informačné systémy (ako televízia, telefón, komunikácia, počítačová sieť a pod.) a vzniká veľké množstvo elektronických informačných zariadení, ktoré sa stali populárnymi. Takéto systémy a zariadenia sú často drahé a dôležité a ich pracovné napätie a úroveň výdržného napätia sú veľmi nízke, takže sú extrémne citlivé na elektromagnetické impulzy blesku. Preto je na ochranu napätia potrebný SPD.
Prehľad 2SPD
2.1 Princíp činnosti SPD
Prepäťová ochrana je vhodná pre ochranu nízkonapäťového zdroja 220/380V. Ide o nelineárny komponent. Prepäťová ochrana je podľa normy IEC zariadenie, ktoré hlavne potláča prepätie a nadprúd vedeného vedenia. Prepäťová ochrana zohráva ochrannú úlohu. Základnou požiadavkou je, že musí odolať bleskovému prúdu, ktorý sa očakáva, že prejde, a prostredníctvom maximálneho upínacieho napätia prepätia môže účinne uhasiť kontinuálny tok výkonovej frekvencie generovaný po prechode bleskového prúdu a zabrániť okamžitému prepätie do elektrického vedenia a vedenia prenosu signálu. Prepätie je obmedzené v rozsahu napätia, ktorý zariadenie alebo systém môže odolať, alebo silný bleskový prúd uniká na zem, aby sa chránilo chránené zariadenie alebo systém pred poškodením v dôsledku nárazu.
Typ a štruktúra prepäťových ochrán sa líši podľa rôznych účelov, ale obsahuje aspoň jeden nelineárny prvok obmedzujúci napätie. Medzi bežne používané prepäťové ochrany patria MOV (Metal Oxide Varistor) a plynové výbojky. Prepätia obsahujú veľa energie a nedajú sa zastaviť. Z tohto dôvodu je stratégiou ochrany citlivých elektrických zariadení pred poškodením elektrickými prepätiami odviesť prepätie preč zo zariadenia a do zeme.
Prepäťová ochrana MOV sa skladá z troch častí: stredná je z materiálu z oxidu kovu a dva polovodiče sú pripojené k napájaniu a zemi. Keď dôjde k prepätiu, MOV pôsobí okamžite a doba odozvy je 1 až 3 nanosekundy. "V" v MOV je reostat. V momente odozvy odpor MOV klesne z maximálnej hodnoty na takmer nulové ohmy a nadprúd tečie do zeme cez MOV. Chránené elektrické zariadenie naďalej pracuje pri normálnom pracovnom napätí. Jeho polovodičové prvky majú vlastnosť meniť odpor pri zmenách napätia. Keď je napätie pod určitou hodnotou, pohyb elektrónov v polovodiči vytvára vysoký odpor. Naopak, keď napätie prekročí túto špecifickú hodnotu, pohyb elektrónov sa zmení a odpor polovodiča sa zníži blízko nule ohmov. Napätie je normálne a prepäťová ochrana MOV je nečinná, čo neovplyvňuje elektrické vedenie.
Indikátory výhod a nevýhod prepäťovej ochrany MOV: (1) Upínacie napätie: Označuje hodnotu napätia, ktorá spôsobí pripojenie MOV k zemi. Čím nižšie je upínacie napätie, tým lepšia je ochrana. (2) Kapacita absorpcie/disipácie energie: Táto nominálna hodnota udáva, koľko energie môže prepäťová ochrana absorbovať pred vyhorením, v jouloch. Čím vyššia hodnota, tým lepšia ochrana. (3) Doba odozvy: Prepäťové ochrany sa neodpoja okamžite, majú mierne oneskorenie v reakcii na prepätie.
Ďalším bežným zariadením na ochranu proti prepätiu je plynová výbojka. Tieto plynové výbojky robia to isté ako MOV, presúvajú nadbytočný prúd zo živého na zem pomocou inertného plynu ako vodiča medzi dvoma drôtmi. Keď je napätie v určitom rozsahu, zloženie plynu určuje, že ide o zlý vodič. Ak napätie presiahne tento rozsah, prúd bude dostatočne silný na to, aby ionizoval plyn, čím sa plynová výbojka stane veľmi dobrým vodičom. Vedie prúd k zemi, kým sa napätie nevráti na normálnu úroveň, potom sa opäť stane zlým vodičom.
