I. Johdanto
Surge -suojalaitteet (SPD) ovat tärkeitä komponentteja sähköjärjestelmissä, jotka on suunniteltu suojaamaan herkkiä laitteita ohimenevien ylijännitteiden tai nousun vahingollisilta vaikutuksilta. Nämä nousut ovat lyhyitä, voimakkaita jännitteen piikkejä, jotka voivat päästä sähköjärjestelmiin ulkoisista lähteistä, kuten salama iskuista tai jotka luovat sisäisesti kuorman kytkemisen, moottorin käynnistyksen tai virrankatkaisujen takia.
Ilman SPD: tä nämä jännitteen nousut voivat aiheuttaa vakavia vahinkoja herkän elektroniikan ja ohjausjärjestelmien tuhoamisesta pitkittyneisiin seisokkeihin ja kalliisiin korjauksiin. Luotettavan ylijännitesuojauksen tarve kasvaa, kun nykyaikaiset kodit ja teollisuuslaitokset riippuvat enemmän elektronisista laitteista. Tästä syystä SPD: t ovat elintärkeitä kaikille, jotka haluavat varmistaa sähköasennuksensa keskeytymättömän ja turvallisen käytön.
Nousun alkuperän
· Ulkoiset nousut : Ympäristötekijöiden, kuten salaman iskujen, aiheuttamat, jotka voivat tuoda korkeajännite-transientit sähköjärjestelmiin.
· Sisäiset nousut : Tulos vaihtamistoimenpiteistä, kuten suurten laitteiden kytkemisestä päälle tai pois päältä. Nämä sisäiset nousut, vaikkakin yleensä pienemmät kuin salaman iskut, ovat useammin ja voivat silti aiheuttaa merkittävän kulumisen herkälle elektroniikalle.
Sähköjärjestelmien suojaamisen seurauksia SPD: llä ovat laitevaurioita, laitteiden vähentynyt elinikä, tietojen menetys ja merkittävät seisokit, etenkin teollisuus- ja kaupallisissa olosuhteissa.
II. Kuinka Surge -suojalaitteet (SPD) toimivat
SPD: t toimivat siirtämällä tai rajoittamalla ylijännitteen virran ja kiinnittämällä jännite turvallisemmalle tasolle. Normaalin toiminnan aikana SPD pysyy korkean impedanssitilassa, jolloin normaali virra voi virtata piirin läpi esteettömänä. Kun ylitystapahtuma tapahtuu, SPD havaitsee ylimääräisen jännitteen ja siirtyy heti matala-impedanssitilaan kanavoimalla aalto pois herkistä laitteista, usein maahan.
Käsittelyn jälkeen SPD palautuu automaattisesti korkean impedanssivaltioonsa, joka on valmis vastaamaan tuleviin nousuihin. Tämä nopea ja matalan impedanssin välinen nopea vaihtaminen varmistaa, että SPD: t voivat jatkuvasti suojata laitteita ilman manuaalista interventiota tai seisokkeja.
Operaation keskeiset vaiheet:
1. Surge -havaitseminen : Heti kun jännite nousee tietyn kynnyksen yläpuolelle, SPD aktivoituu.
2. Surge -siirtyminen : Laite vähentää impedanssia, jolloin ylimääräinen jännite ohittaa piirin herkät osat, jotka usein suunnataan turvallisesti maadoitusjärjestelmään.
3. Palauta : Kun nousua on lieventynyt, SPD palaa passiiviseen tilaan, valmiina seuraavalle aaltolle.
SPD: n nopea vaste (usein mitattuna nanosekunnissa) on kriittinen estämään jännitekepikien vahingollisia vaikutuksia, etenkin nykyaikaisissa elektroniikassa, jotka toimivat tarkalla jännitehallilla.
III. Keskeiset SPD -komponentit
SPD: t luottavat useisiin avainkomponentteihin niiden suojatoimintojen suorittamiseksi. Nämä komponentit on suunniteltu joko rajoittamaan jännite kiinnittämällä se turvalliselle tasolle tai siirtymällä matalan impedanssitilaan nousun ohjaamiseksi.
1.Jännitteen rajoittavat komponentit :
Metallioksidien varistorit (MOV) : MOV -arvoja käytetään laajasti SPD: ssä niiden kyvyn imeämiseksi ja suuren ylijännityksen energian tasoa. MOVS reagoi nopeasti nousuun, kiinnittäen jännitettä ja suojaavat kytkettyjä laitteita. Niiden ensisijainen etu on vasteajan ja energiankäsittelykapasiteetin tasapainottaminen.
Transienttijännitteen tukahduttaminen (TVS) diodit : TVS-diodit reagoivat jopa nopeammin kuin MOV: t, mikä tekee niistä ihanteellisia herkän, nopean vasteen laitteiden, kuten puolijohteiden ja viestintäjärjestelmien, suojaamiseen. TVS -diodit käsittelevät kuitenkin pienempiä ylijännityksiä kuin Mov -arvot.
2.Jännitteenvaihtokomponentit :
Kaasupäästöputket (GDT) : GDT: t ovat ihanteellisia sovelluksiin, joissa odotetaan suuria ylijännitysvirtoja, kuten tehonjakelujärjestelmissä. Ne siirtyvät korkean impedanssitilasta matala-impedanssitilaan, kun ylijännitteet ylittävät tietyn kynnyksen, jolloin ne voivat käsitellä suurempia energian nousua, mutta hitaammilla vasteajoilla verrattuna MovS- tai TV-diodeihin.
Spark -aukot : Spark -aukot käyttävät ilmaa tai muita kaasuja sähköisen hajoamispolun muodostamiseksi, kun ylijännitteet saavuttavat tietyn pisteen. Niitä käytetään korkeajännitesuojassa ja ne ovat hitaampia reaktioihin verrattuna solid-state-laitteisiin.
3.Hybridi SPDS : Jotkut SPD: t yhdistävät sekä jännitteen rajoittavan että jännitekytkentäkomponentit, jotka tarjoavat kattavan suojauksen laajemmalla ylivoimaisten tapahtumilla. Hybridi-mallit yhdistävät TVS-diodien nopean reaktion MOV: n tai GDT: n energiankäsittelyominaisuuksiin.
Iv. SPD -komponenttien ja suorituskykytekijöiden tyypit
SPD: t vaihtelevat suorituskyvynsä suuresti niiden käyttämien komponenttien perusteella. Näiden tekijöiden ymmärtäminen auttaa valitsemaan oikea SPD eri sovelluksille:
1. Vastausaika : Tämä on aika, jonka SPD reagoi nousuun. TVS -diodeilla on nopeimmat vasteajat (nanosekunnin alueella), kun taas kipinän aukot ja GDT: t ovat hitaampia reagoimaan, mutta pystyvät käsittelemään suurempia nousuja.
2. Seurantavirta : Jännitekytkentälaitteet, kuten GDT: t, voivat antaa pienen virran jatkaa virtaavan nousun jälkeen, jota kutsutaan seurantavirraan. Tämä ei tyypillisesti ole ongelma AC -järjestelmissä, mutta on tärkeää harkita tasavirtasovelluksissa.
3. Let-lävistäjännite : Tämä on jäännösjännite, jonka sallitaan kulkea SPD: n läpi ylijäämätapahtuman aikana. Laitteet, kuten TVS-diodit, tarjoavat parhaan rajoituksen läpikulkujännitteelle, mutta niiden kyky käsitellä suuria ylitysvirtoja on rajoitettu. MOV: t tarjoavat hyvän tasapainon tarjoamalla kohtalaisia läpikulkujännitettä ja suurempia virrankäsittelyominaisuuksia.
MOV: itä pidetään usein menossa ratkaisuna, koska ne tarjoavat hyvän sekoituksen vasteen nopeudesta, ylijännitekapasiteetista ja yleisen kestävyyden.
V. Avain SPD -suorituskykyominaisuudet harkittavana
Kun valitset SPD , on välttämätöntä arvioida keskeisiä suorituskykymittareita sen varmistamiseksi, että laite vastaa tietyn sähköjärjestelmän suojaustarpeisiin.
1. Suurin jatkuva käyttöjännite (MCOV) : Tämä on suurin jännite, jonka SPD pystyy käsittelemään jatkuvasti kärsimättä vaurioita. SPD: t, joilla on korkeammat MCOV -luokitukset, sopivat paremmin järjestelmiin, joilla on jatkuvia jännitemuperiaatioita.
2. Jännitesuojausluokitus (VPR) tai jännitesuojaustaso (ylös) : Tämä arvo osoittaa, että enimmäisjännite, jonka sallitaan kulkea SPD: n läpi ylittämisen aikana. Alempi VPR vastaa parempaa suojausta, koska se minimoi laitteisiin saavuttavan ylijännitteen.
3. Nimellisvapausvirta (IN) : Tämä luokitus osoittaa, kuinka paljon ylijäämävirtaa SPD pystyy käsittelemään toistuvasti ilman hajoamista. Se on kriittinen ominaisuus järjestelmille, jotka kokevat usein nousua.
4. Indikaatiotila : Visuaaliset indikaattorit (kuten LEDit tai mekaaniset liput) osoittavat SPD: n toimintatilan, mikä tekee helpoksi tunnistaa, toimiiko laite oikein vai tarvitaanko vaihtoa.
Vi. Aaltovirta kapasiteetti ja rajoitukset
SPD: t arvioidaan niiden ylivoimakkuuden perusteella, mikä heijastaa niiden kykyä käsitellä eri ylivoimaa. Ylivoimakkuutta on tyypillisesti kaksi:
1. Kestävyys : viittaa SPD: n kykyyn käsitellä useita pienempiä nousuja ajan myötä.
2. Kertaluonteinen maksimikapasiteetti : Tämä heijastaa kuinka paljon energiaa SPD pystyy käsittelemään yhdessä ylijänniteapahtumassa. On tärkeää huomata, että ylivoimakkuuden valmistajien luokitukset voivat vaihdella, eikä tämän arvon määrittelemiselle ole yleistä standardia, mikä tekee siitä vähemmän luotettavan vertailutarkoituksiin.
Vii. SPD: n luokittelu
SPD: t luokitellaan tyypin ja testikurssien mukaan teollisuusstandardien, kuten UL: n ja IEC: n, mukaisesti. Päätyyppejä ovat:
· Tyyppi 1 SPDS : Asennettu pääpalvelun sisäänkäynnille ja suojaa ulkoisilta nousuilta, kuten salaman iskuilta.
· Tyyppi 2 SPDS : Asennettu alavirtaan alapaneeliin ja suojaa rakennuksen sisällä syntyneiltä sisäisiltä nousuilta.
· Tyyppi 3 SPDS : Asennettu lähelle niiden suojaamia laitteita tarjoamalla paikallista suojaa pienemmältä nousulta.
Kattavasuojausta varten tarvitaan SPDS: n (useiden laitteiden asentaminen laitteiden useiden laitteiden asentaminen) koko sähköjärjestelmään. Tämä strategia varmistaa, että sekä suuret ulkoiset nousut että pienemmät sisäiset nousut ovat lieventäneet.
Viii. Koordinoidut ylijännitestrategia
Koordinoitu ylijännitestrategia sisältää SPD: n käyttöä sähköjärjestelmän eri kohdissa useita puolustuskerroksia. Pääpalvelun sisäänkäynnissä tyypin 1 SPD voi estää suuria nousuja ulkoisista lähteistä. Tyypin 2 SPD: t tarjoavat lisäsuojaa sisäisesti syntyneiltä lisältä tai niiden, jotka ohittavat ensimmäisen suojakerroksen. Lopuksi, tyypin 3 SPDS, joka sijaitsee käyttöpisteessä
Tätä kerrostettua lähestymistapaa pidetään parhaana käytännönä laitevaurioiden riskin minimoimiseksi ja järjestelmän pitkäaikaisen luotettavuuden varmistamiseksi.
Ix. Johtopäätös
Surge -suojalaitteet (SPD) ovat välttämättömiä sähköasennusten suojaamiseksi nousun haitallisilta vaikutuksilta. Riippumatta siitä, että SPD: t varmistavat laitteesi turvallisen ja luotettavan toiminnan, riippumatta siitä, käsittelevät kuormanvaihdosta, aiheuttamaan salaman tai sisäisten nousun aiheuttamia nousuja. Hybridi-mallit, joissa yhdistyvät jännitteen rajoittamisen ja jännitekytkentäkomponenttien parhaat ominaisuudet, tarjoavat kattavan suojan monissa skenaarioissa.
Laadukkaiden SPD-ratkaisujen ja asiantuntijaohjeiden saavuttamiseksi käy Yint-Electronicilla saadaksesi lisätietoja oikean laitteen valitsemisesta erityistarpeisiisi. Heidän tuotteensa varmistavat, että sähköjärjestelmäsi turvataan nousun arvaamattomista ja vahingollisista vaikutuksista.