サージ保護装置 （SPD）は、電気システムの重要なコンポーネントであり、過渡的な過電圧またはサージの損傷効果から敏感な機器を保護するように設計されています。これらのサージは、電圧の短く強力なスパイクであり、稲妻のストライキなどの外部ソースから電気システムに入ることができるか、荷重の切り替え、モーターの起動、または停電のために内部で生成される可能性があります。
SPDがなければ、これらの電圧サージは、敏感な電子機器や制御システムの破壊から、延長されたダウンタイムと費用のかかる修理を引き起こすことまで、深刻な損傷を引き起こす可能性があります。現代の家や産業施設が電子機器により依存するようになるにつれて、信頼性の高いサージ保護の必要性が高まります。このため、SPDは、電気設備の途切れない安全な操作を確保しようとしている人にとって不可欠です。
・ 外部サージ：稲妻のストライキなどの環境要因が原因で、電力システムに高電圧の過渡現象を導入できます。
・ 内部サージ：大規模な機器のオンまたはオフを回すなど、スイッチングアクションの結果。これらの内部サージは、通常は稲妻よりも大きさが少ないが、より頻繁であり、敏感な電子機器に依然として大きな摩耗を引き起こす可能性がある。
SPDを使用して電気システムを保護しないことの結果には、機器の損傷、デバイスの寿命の削減、データ損失、および産業および商業用の環境での大幅なダウンタイムが含まれます。
SPDは、サージ電流を流用または制限し、電圧をより安全なレベルにクランプすることにより動作します。通常の動作中、SPDは高インピーダンス状態にとどまり、通常の電流が回路を妨げられないように流れます。サージイベントが発生すると、SPDは過剰な電圧を検出し、即座に低インピーダンス状態に切り替わり、敏感な機器から、しばしば地上に急増します。
SURGEに対処した後、SPDは自動的に高インピーダンス状態にリセットされ、将来のサージに対応する準備ができています。高インピーダンスと低インピーダンスの間のこの迅速な切り替えにより、SPDは手動介入やダウンタイムなしで継続的に機器を保護できます。
1. サージ検出：電圧が特定のしきい値を超えるとすぐに、SPDがアクティブになります。
2. サージの迂回：デバイスはインピーダンスを減らし、過剰な電圧が回路の敏感な部分をバイパスし、しばしば接地システムに安全に向けられるようにします。
3. リセット：サージが緩和されると、SPDは受動状態に戻り、次のサージの準備が整います。
SPDの迅速な応答（多くの場合、ナノ秒で測定される）は、特に正確な電圧レベルで動作する最新の電子機器の電圧スパイクの損傷効果を防ぐために重要です。
SPDは、保護機能を実行するためにいくつかの重要なコンポーネントに依存しています。これらのコンポーネントは、安全レベルにクランプすることにより電圧を制限するか、低インピーダンス状態に切り替えてサージをリダイレクトするように設計されています。
1.電圧制限コンポーネント：
金属酸化物バリスト（MOVS） ：MOVSは、高レベルのサージエネルギーを吸収および消散させるために、SPDで広く使用されています。 MOVSはサージに迅速に反応し、電圧をクランプし、接続されたデバイスを保護します。彼らの主な利点は、応答時間とエネルギー処理能力のバランスをとることです。
一時的な電圧抑制（TVS）ダイオード：テレビダイオードは、MOVよりも速く反応するため、半導体や通信システムなどの繊細で迅速な応答装置を保護するのに最適です。ただし、テレビダイオードはMOVよりも小さなサージ電流を処理します。
2.電圧スイッチングコンポーネント：
ガス排出管（GDTS） ：GDTは、配電システムなどの高サージ電流が予想されるアプリケーションに最適です。サージ電圧が特定のしきい値を超えている場合、高インピーダンス状態から低インピーダンス状態に切り替え、より高いエネルギーサージを処理できるが、MOVSまたはTVダイオードと比較して応答時間が遅い。
スパークギャップ：スパークギャップは、空気または他のガスを使用して、サージ電圧が特定のポイントに達したときに電気分解経路を形成します。それらは高電圧保護で使用されており、固体デバイスと比較して反応が遅くなります。
3.ハイブリッドSPD ：一部のSPDは、電圧制限と電圧スイッチングコンポーネントの両方を組み合わせて、より広範なサージイベントにわたって包括的な保護を提供します。ハイブリッドデザインは、テレビダイオードの高速応答とMOVSまたはGDTのエネルギー処理機能を組み合わせています。
SPDは、使用するコンポーネントの種類に基づいて、パフォーマンスが大きく異なります。これらの要因を理解することは、さまざまなアプリケーションに適したSPDを選択するのに役立ちます。
1. 応答時間：これは、SPDがサージに反応するのにかかる時間です。テレビダイオードは最速の応答時間（ナノ秒範囲）を持っていますが、スパークギャップとGDTの反応は遅くなりますが、より大きなサージを処理できます。
2. フォローオン電流：GDTSのような電圧スイッチングデバイスにより、サージが通過した後も小さな電流が流れ続ける可能性があります。これは後続電流と呼ばれます。これは通常、ACシステムでは問題ではありませんが、DCアプリケーションについて考慮することが重要です。
3. レットスルー電圧：これは、サージイベント中にSPDを通過できる残留電圧です。テレビダイオードのようなデバイスは、レットスルー電圧の最良の制限を提供しますが、大規模なサージ電流を処理する能力は限られています。 MOVSは、中程度のレットスルー電圧とより高い電流処理機能を提供することにより、良好なバランスを提供します。
Movsは、応答速度、サージ能力、全体的な耐久性の適切な組み合わせを提供するため、頼りになるソリューションと見なされることがよくあります。
選択するとき SPD 、主要なパフォーマンスメトリックを評価して、デバイスが特定の電気システムの保護ニーズを満たしていることを確認することが不可欠です。
1. 最大連続動作電圧（MCOV） ：これは、SPDが損傷を受けることなく連続的に処理できる最大電圧です。 MCOV評価が高いSPDは、持続的な電圧の変動を経験するシステムに適しています。
2. 電圧保護定格（VPR）または電圧保護レベル（UP） ：この値は、サージイベント中にSPDを通過できる最大電圧を示します。低いVPRは、機器に到達するサージ電圧を最小限に抑えるため、より良い保護に対応します。
3. 公称放電電流（in） ：この評価は、SPDが分解なしに繰り返し処理できる急増電流を示しています。これは、頻繁に急増するシステムにとって重要な機能です。
4. 適応ステータス：視覚インジケーター（LEDや機械フラグなど）は、SPDの運用ステータスを示しているため、デバイスが正しく機能しているか、交換が必要かを簡単に識別できます。
SPDは、サージ電流容量に基づいて評価され、さまざまなレベルのサージエネルギーを処理する能力を反映しています。通常、サージ能力には2つの側面があります。
1. 持久力：時間の経過とともに複数の小さなサージを処理するSPDの能力を指します。
2. 1回限りの最大サージ容量：これは、SPDが単一のサージイベントでどれだけのエネルギーを処理できるかを反映しています。サージ容量のメーカーの評価は異なる場合があり、この値を定義するための普遍的な基準はないため、比較目的で信頼性が低下することに注意することが重要です。
SPDは、ULやIECのような業界標準に従って、タイプおよびテストクラスによって分類されます。主なタイプには次のものがあります。
・ タイプ1 SPD ：メインサービスの入り口にインストールされ、雷ストライクなどの外部サージから保護します。
・ タイプ2 SPDS ：サブパネルに下流に設置され、建物内で生成された内部サージから保護します。
・ タイプ3 SPDS ：保護する機器の近くにインストールされており、より小さなサージからローカライズされた保護を提供します。
包括的な保護には、電気システム全体にSPDをカスケードする（デバイスの複数の層の設置）が必要です。この戦略により、大規模な外部サージと小さな内部サージの両方が軽減されます。
調整されたサージ保護戦略には、電気システムのさまざまなポイントでSPDを使用して、複数の防御層を提供することが含まれます。メインサービスの入り口では、タイプ1のSPDは、外部ソースからの大規模な急増をブロックできます。さらに、2型SPDは、内部で生成されたサージまたは保護の最初の層をバイパスするサージに対する追加の保護を提供します。最後に、使用時点にあるタイプ3 SPDSは、敏感な機器が残留サージから保護されるようにします。
この層状アプローチは、機器の損傷のリスクを最小限に抑え、長期的なシステムの信頼性を確保するためのベストプラクティスと考えられています。
サージ保護装置（SPD）は、 サージの有害な影響から電気設備を保護するために不可欠です。稲妻によって引き起こされる外部サージを扱うか、負荷スイッチングによる内部サージを扱うかにかかわらず、SPDは機器の安全で信頼できる操作を保証します。電圧制限コンポーネントと電圧スイッチングコンポーネントの最適な機能を組み合わせたハイブリッド設計は、さまざまなシナリオで包括的な保護を提供します。
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