Jak funguje přepěťová ochrana

Jak funguje přepěťová ochrana

Vytvořil: Glen Zhu | Datum aktualizace: 19. listopaduth, 2024

Úvod

Od roku 2010 se LSP věnuje navrhování a výrobě přepěťových ochran, které chrání instalace před přechodnými přepětími, která jsou důsledkem spínacích událostí a úderů blesku.

vysvětlíme jak funguje přepěťová ochrana z pohledu monobloku, zásuvné, datové/signální vedení přepěťové ochrany (SPD) základní podle norem IEC/EN.

Definice přepěťového ochranného zařízení

Co je to přepěťová ochrana (SPD)?

Podle normy IEC 61643-11:2011 – 3.1 Termíny a definice – 3.1.1 přepěťové ochranné zařízení (SPD) je zařízení, které obsahuje alespoň jednu nelineární součást, která je určena k omezení rázových napětí a svedení rázových proudů. (Poznámka: SPD je kompletní sestava, která má vhodné spojovací prostředky.)

Vysvětlení zařízení ochrany proti přepětí (SPD).

Obecně řečeno, přepěťová ochrana (zkráceně: SPD) je zařízení používané k potlačení abnormálního přepětí a přechodného nadproudu v obvodech, čímž se zabrání poškození elektronických zařízení.

Přepěťová ochrana (SPD) nebo jednoduše přepěťová ochrana je zařízení používané k ochraně elektronických zařízení před přepětím nebo přechodným napětím.

Toto zařízení je připojeno paralelně k napájecímu obvodu zátěží, které má chránit. Může být také použit na všech úrovních napájecí sítě.

Funkce přepěťové ochrany (SPD).

Jinými slovy, přepěťová ochrana je zařízení používané k ochraně elektrického zařízení před poškozením způsobeným přepětím (přechodové napětí).

Přepětí je přechodné kolísání napětí způsobené úderem blesku, poruchou sítě, startem motoru atd., které může poškodit nebo selhat zařízení. Přepěťové ochrany absorbují, rozptylují nebo potlačují přepětí a odvádějí přepětí na zemnící vodič, aby chránily zařízení před účinky přepětí.

A přepěťové ochrany je ochranné zařízení pro omezení přechodových napětí svedením nebo omezením rázového proudu.

Přepěťová ochrana se používá k ochraně citlivých elektronických zařízení připojených k instalaci, jako jsou počítače, televize, pračky a bezpečnostní obvody, jako jsou systémy detekce požáru a nouzové osvětlení. Zařízení s citlivými elektronickými obvody může být náchylné k poškození přechodným přepětím.

Princip funkce přepěťové ochrany

Obecně řečeno, princip činnosti přepěťové ochrany (SPD) je založen na omezování napětí a svodném proudu. Když napětí překročí bezpečnou prahovou hodnotu, nelineární součásti (jako jsou varistory MOV s oxidem kovu, výbojky GDT, diody atd.) rychle sníží odpor, aby odvedly přebytečnou energii k zemi, a tím chránily zařízení.

Přepěťová ochrana obsahuje alespoň jednu nelineární součást (varistor nebo jiskřiště), jejíž elektrický odpor se mění v závislosti na napětí, které je na ni přiváděno. Jejich funkcí je odvést výbojový nebo impulsní proud a omezit přepětí na následném zařízení.

Princip funkce přepěťové ochrany je následující:

Během normálního provozu (např. při nepřítomnosti přepětí) nemá přepěťová ochrana žádný vliv na systém, kde je instalována. Funguje jako otevřený obvod a udržuje izolaci mezi aktivními vodiči a zemí.

Když dojde k přepětí, přepěťová ochrana během několika nanosekund sníží svou impedanci a odkloní impulsní proud. Přepěťová ochrana se chová jako uzavřený obvod, přepětí je zkratováno a omezeno na přijatelnou hodnotu pro zapojené elektrické zařízení.

Jakmile se impulzní ráz zastaví, přepěťová ochrana se vrátí na svou původní impedanci a vrátí se do stavu otevřeného obvodu.

Jak funguje přepěťová ochrana (SPD)?

Jinými slovy, princip funkce přepěťové ochrany (SPD) je založen především na jejich vnitřních nelineárních součástech, jako jsou varistory (MOV), výbojky (GDT) nebo polovodičová zařízení (jako jsou diody TVS), které rychle vedou když napětí překročí jejich specifikovanou hodnotu, přemění přepětí na proud a uvolní ho do země, čímž se omezí napěťová špička na konci zařízení.

Schopnost SPD omezit přepětí v elektrické distribuční síti odkloněním rázových proudů je funkcí přepěťových ochranných komponent, mechanické struktury SPD a připojení k elektrické distribuční síti. SPD je určen k omezení přechodových přepětí a odklonění rázového proudu nebo obojího. Obsahuje alespoň jednu nelineární komponentu. Jednoduše řečeno, SPD jsou určeny k omezení přechodových přepětí s cílem zabránit poškození zařízení a prostojům způsobeným přechodovými napětími, která se dostanou k zařízením, která chrání.

Funguje přepěťová ochrana?

Přepěťová ochrana (SPD) je navržena tak, aby chránila elektrické systémy a zařízení před přepětím tím, že omezuje přechodná napětí a odvádí rázové proudy.

Přepětí může vzniknout externě, nejintenzivněji bleskem, nebo interně spínáním elektrické zátěže. Zdroje těchto vnitřních rázů, které představují 65 % všech přechodových jevů, mohou zahrnovat zapínání a vypínání zátěží, provoz relé a/nebo jističů, topné systémy, motory a kancelářské vybavení.

Bez vhodného SPD mohou přechodné události poškodit elektronické zařízení a způsobit nákladné odstávky. Význam těchto zařízení v elektrické ochraně je nepopiratelný, ale jak tato zařízení vlastně fungují? A jaké komponenty a faktory jsou zásadní pro jejich výkon?

Jak SPD funguje?

V nejzákladnějším smyslu, když se na chráněném obvodu objeví přechodné napětí, SPD omezí přechodné napětí a odvede proud zpět do jeho zdroje nebo země.

Aby fungoval, musí existovat alespoň jedna nelineární součástka SPD, která za různých podmínek přechází mezi stavem vysoké a nízké impedance.

Při normálním provozním napětí jsou SPD ve stavu s vysokou impedancí a neovlivňují systém. Když se v obvodu objeví přechodné napětí, SPD se přesune do stavu vodivosti (neboli nízké impedance) a odvede rázový proud zpět ke svému zdroji nebo zemi. To omezuje nebo svírá napětí na bezpečnější úroveň. Po odklonění přechodového jevu se SPD automaticky resetuje zpět do svého vysokoimpedančního stavu.

Nelineární komponenty (prvky) v zařízení na ochranu proti přepětí

Pokud jde o princip činnosti přepěťové ochrany (SPD), je nutné zmínit vnitřní nelineární komponenty, mezi které patří:

  • Oxidové varistory (MOV)
  • Plynové výbojky (GDT)
  • Potlačovače přechodného napětí (TVS)
  • Avalanche Breakdown Diode (ABD)

Oxidové varistory (MOV)

Kovový oxidový varistor (MOV) 

Řezná sekce – Metal Oxide Varistor (MOV)

Pracovní princip: MOV se skládá hlavně z oxidu kovu, jako je oxid zinečnatý. Při normálním provozním napětí je MOV ve stavu vysoké impedance. Jakmile napětí překročí své průrazné napětí, odpor MOV rychle klesá, přechází do vodivého stavu a rozptyluje přebytečnou energii ve formě tepla.

Charakteristika:

  • Rychlá rychlost odezvy: doba odezvy na nanosekundové úrovni, schopná rychle stlačit přepětí.
  • Schopnost silného svodového proudu: schopnost odolat velkým proudovým rázům.
  • Stabilní upínací napětí: relativně stabilní upínací napětí, dobrý ochranný účinek.
  • Silná kapacita absorpce energie: schopná absorbovat velké množství přebytečné energie.
  • Malé rozměry, nízká hmotnost: snadná integrace do obvodů.

Plynové výbojky (GDT)

Plynová výbojka (GDT)

Symbol – Plynová výtlačná trubice (GDT)

Princip činnosti: GDT je ​​plněn inertním plynem. Když napětí překročí své průrazné napětí, plyn se ionizuje a vytvoří vodivý kanál pro rychlé rozptýlení přebytečné energie.

Charakteristika:

  • Extrémně vysoká rychlost odezvy: pikosekundová doba odezvy, která poskytuje dobrou ochranu pro rychlé špičkové pulzy.
  • Vysoká schopnost svodového proudu: schopnost odolat vysokým proudovým rázům.
  • Nízké upínací napětí: může poskytnout nižší úroveň ochrany.
  • Dlouhá doba zotavení: izolační výkon potřebuje nějakou dobu na zotavení po vybití.
  • Náchylný na účinky kontaminace: znečištění životního prostředí může ovlivnit jeho výkon.

Potlačovače přechodného napětí (TVS)

Dioda potlačující přechodné napětí (TVS)

Symbol – dioda potlačující přechodné napětí (TVS)

Transient Voltage Suppression Diode, zkráceně TVS dioda, je polovodičové zařízení speciálně navržené k ochraně elektronických obvodů před přechodným přepětím. Když v obvodu dojde ke krátkodobému vysokonapěťové špičce, TVS dioda může rychle vést, absorbovat a rozptýlit přebytečnou energii, a tak chránit citlivé součásti v obvodu.

Princip činnosti: Základním principem činnosti diod TVS je lavinový průraz. Když napětí aplikované přes dva terminály TVS překročí své průrazné napětí, počet nosičů náboje v PN přechodu prudce vzroste, což způsobí lavinový průraz a uvede TVS do vodivého stavu. V tomto okamžiku bude nadměrné napětí uchyceno na relativně stabilní úrovni, aby se zabránilo poškození citlivých součástí.

Charakteristika:

  • Vysoká rychlost odezvy: Doba odezvy TVS je extrémně krátká, obvykle v nanosekundách, což umožňuje rychle reagovat na přechodná přepětí.
  • Stabilní upínací napětí: Upínací napětí TVS je relativně stabilní a může účinně chránit obvody.
  • Silná schopnost svodového proudu: TVS vydrží velké přechodové proudy a absorbuje velké množství energie.
  • Unipolární nebo obousměrné: Existují dva typy televizorů – jednosměrné a obousměrné. Jednosměrné televizory vydrží pouze jednosměrná přepětí, zatímco obousměrné televizory zvládnou přepětí v kladném i záporném směru.
  • Krátká doba zotavení: Po vymizení přepětí se TVS může rychle zotavit do stavu vysoké impedance.

Obsah

Spolehlivost přepěťové ochrany!

Spolehlivá přepěťová ochranná zařízení (SPD) společnosti LSP jsou navržena tak, aby vyhovovala potřebám ochrany instalací proti blesku a přepětí. Kontaktujte naše odborníky!

Žádost o cenovou nabídku