SPD ( Surge Protection Devices )는 일시적 과전압 또는 서지의 피해 효과로부터 민감한 장비를 보호하도록 설계된 전기 시스템의 중요한 구성 요소입니다. 이 서지는 전압의 짧고 강력한 스파이크로, 번개 스트라이크와 같은 외부 소스에서 전기 시스템으로 들어가거나로드 스위칭, 모터 스타트 업 또는 전력 중단으로 인해 내부적으로 생성 될 수 있습니다.
SPD가 없으면 이러한 전압 서지는 민감한 전자 장치 및 제어 시스템을 파괴함으로써 장기간 가동 중지 시간과 비용이 많이 드는 수리를 일으키는 심각한 손상을 일으킬 수 있습니다. 현대 주택과 산업 시설이 전자 장비에 더 의존함에 따라 신뢰할 수있는 서지 보호의 필요성이 커집니다. 이러한 이유로, SPD는 전기 설치의 중단적이고 안전한 작동을 보장하려는 모든 사람에게 필수적입니다.
· 외부 서지 : 전력 시스템에 고전압 과도를 도입 할 수있는 번개 타격과 같은 환경 적 요인으로 인해 발생합니다.
· 내부 서지 : 대형 장비를 켜거나 끄는 것과 같은 전환 작업으로 인해 발생합니다. 이러한 내부 서지는 일반적으로 번개 타격보다 크기가 작지만 더 빈번하며 여전히 민감한 전자 제품에 상당한 마모를 유발할 수 있습니다.
SPD로 전기 시스템을 보호하지 않으면 장비 손상, 장치 수명 감소, 데이터 손실 및 특히 산업 및 상업 환경에서 상당한 다운 타임이 포함됩니다.
SPD는 서지 전류를 전환하거나 제한하고 전압을 더 안전한 수준으로 클램핑하여 작동합니다. 정상 작동 중에 SPD는 고 임피던스 상태에 머무르며, 정상 전류가 회로를 통해 흐르지 않게합니다. 서지 이벤트가 발생하면 SPD는 과잉 전압을 감지하고 즉시 저 임플런스 상태로 전환하여 민감한 장비에서 서지를 종종 지상으로 전환합니다.
급증을 처리 한 후 SPD는 자동으로 고 임시 상태로 재설정되어 향후 서지에 대응할 준비가되었습니다. 높은 임피던스와 낮은 임피던스 사이의 빠른 전환은 SPD가 수동 개입이나 다운 타임없이 장비를 지속적으로 보호 할 수 있도록합니다.
1. 서지 감지 : 전압이 특정 임계 값 이상으로 상승하자마자 SPD가 활성화됩니다.
2. 서지 전환 : 장치는 임피던스를 줄여서 초과 전압이 회로의 민감한 부분을 우회하여 종종 접지 시스템으로 안전하게 지시됩니다.
3. 재설정 : 서지가 완화되면 SPD는 수동 상태로 돌아와 다음 서지를 준비합니다.
SPD의 신속한 반응 (나노초로 종종 측정)은 전압 스파이크의 손상 효과를 방지하는 데 중요합니다.
SPD는 보호 기능을 수행하기 위해 몇 가지 주요 구성 요소에 의존합니다. 이 구성 요소는이를 안전한 레벨로 클램핑하여 전압을 제한하거나 서지를 리디렉션하기 위해 저 임시 상태로 전환하도록 설계되었습니다.
1.전압 제한 성분 :
금속 산화물 바리스터 (MOVS) : MOVS는 높은 수준의 서지 에너지를 흡수하고 소산하는 능력을 위해 SPD에 널리 사용됩니다. 이동은 빠르게 서지에 반응하여 전압을 클램핑하고 연결된 장치를 보호합니다. 그들의 주요 장점은 응답 시간과 에너지 취급 용량의 균형을 맞추는 것입니다.
과도 전압 억제 (TVS) 다이오드 : TVS 다이오드는 MOV보다 훨씬 빠르게 반응하여 반도체 및 통신 시스템과 같은 섬세하고 빠른 응답 장비를 보호하는 데 이상적입니다. 그러나 TVS 다이오드는 이동보다 작은 서지 전류를 처리합니다.
2.전압 전환 구성 요소 :
가스 방전 튜브 (GDT) : GDT는 전력 분배 시스템과 같이 높은 서지 전류가 예상되는 응용 분야에 이상적입니다. 서지 전압이 특정 임계 값을 초과 할 때 고 임피던스 상태에서 낮은 임피던스 상태로 전환하여 에너지 서지가 높을 수 있지만 MOVS 또는 TVS 다이오드에 비해 응답 시간이 느려집니다.
스파크 갭 : 스파크 갭은 공기 또는 기타 가스를 사용하여 서지 전압이 특정 지점에 도달 할 때 전기 고장 경로를 형성합니다. 이들은 고전압 보호에 사용되며 고체 장치에 비해 반응이 느려집니다.
3.하이브리드 SPD : 일부 SPD는 전압 제한 및 전압 전환 구성 요소를 결합하여 광범위한 서지 이벤트에서 포괄적 인 보호를 제공합니다. 하이브리드 디자인은 TVS 다이오드의 빠른 응답을 Movs 또는 GDT의 에너지 처리 기능과 결합합니다.
SPD는 사용하는 구성 요소 유형에 따라 성능이 크게 다릅니다. 이러한 요소를 이해하면 다양한 응용 프로그램에 올바른 SPD를 선택하는 데 도움이됩니다.
1. 응답 시간 : SPD가 서지에 반응하는 데 걸리는 시간입니다. TVS 다이오드는 가장 빠른 응답 시간 (나노초 범위)을 가지며, 스파크 갭과 GDT는 반응이 느리지 만 더 큰 서지를 처리 할 수 있습니다.
2. 후속 전류 : GDTS와 같은 전압 전환 장치는 서지가 통과 된 후 작은 전류가 계속 흐르도록 허용 할 수 있으며, 이는 다음 전류라고합니다. 이것은 일반적으로 AC 시스템에서는 문제가되지 않지만 DC 응용 프로그램에 대해 고려하는 것이 중요합니다.
3. Let-Strough 전압 : 서지 이벤트 중에 SPD를 통과 할 수있는 잔류 전압입니다. TVS 다이오드와 같은 장치는 Let-Strough 전압의 최상의 제한을 제공하지만 큰 서지 전류를 처리하는 용량은 제한적입니다. Movs는 중간 정도의 let-shrough 전압과 더 높은 전류 취급 기능을 제공함으로써 좋은 균형을 제공합니다.
Movs는 종종 응답 속도, 서지 용량 및 전반적인 내구성을 잘 혼합하기 때문에 종종 해결책으로 간주됩니다.
AN을 선택할 때 SPD , 키 성능 지표를 평가하여 장치가 특정 전기 시스템의 보호 요구를 충족하는지 확인해야합니다.
1. 최대 연속 작동 전압 (MCOV) : SPD가 손상없이 지속적으로 처리 할 수있는 최대 전압입니다. MCOV 등급이 높은 SPD는 지속적인 전압 변동을 경험하는 시스템에 더 적합합니다.
2. 전압 보호 등급 (VPR) 또는 전압 보호 수준 (UP) :이 값은 서지 이벤트 중에 SPD를 통과 할 수있는 최대 전압을 나타냅니다. 낮은 VPR은 장비에 도달하는 서지 전압을 최소화하기 때문에 더 나은 보호에 해당합니다.
3. 공칭 배출 전류 (IN) :이 등급은 SPD가 저하없이 반복적으로 처리 할 수있는 서지 전류의 양을 보여줍니다. 빈번한 급증을 경험하는 시스템의 중요한 기능입니다.
4. 표시 상태 : 시각적 표시기 (예 : LED 또는 기계적 플래그)는 SPD의 작동 상태를 보여 주므로 장치가 올바르게 작동하는지 또는 교체가 필요한지 쉽게 식별 할 수 있습니다.
SPD는 다른 수준의 서지 에너지를 처리하는 능력을 반영하는 서지 전류 용량에 따라 평가됩니다. 일반적으로 서지 용량의 두 가지 측면이 있습니다.
1. 지구력 : SPD가 시간이 지남에 따라 여러 번의 작은 서지를 처리 할 수있는 능력을 나타냅니다.
2. 일회성 최대 서지 용량 : 이는 단일 서지 이벤트에서 SPD가 처리 할 수있는 에너지의 양을 반영합니다. 서지 용량에 대한 제조업체 등급은 다를 수 있으며이 값을 정의하는 데 보편적 인 표준이 없으므로 비교 목적으로 덜 신뢰할 수 있습니다.
SPD는 UL 및 IEC의 업계 표준에 따라 유형 및 테스트 클래스별로 분류됩니다. 주요 유형은 다음과 같습니다.
· 타입 1 SPD : 메인 서비스 입구에 설치되어 번개 스트라이크와 같은 외부 서지로부터 보호합니다.
· 타입 2 SPD : 하류에 하류에 설치되어 건물 내에서 생성 된 내부 서지로부터 보호합니다.
· 타입 3 SPD : 보호 장비에 가깝게 설치되어 더 작은 서지에 대한 국소 보호 기능을 제공합니다.
포괄적 인 보호를 위해서는 전기 시스템 전체에 계단식 SPD (여러 층의 장치 설치)가 필요합니다. 이 전략은 큰 외부 서지와 작은 내부 서지가 모두 완화되도록합니다.
조정 된 서지 보호 전략은 전기 시스템의 다른 지점에서 SPD를 사용하여 여러 층의 방어를 제공하는 것입니다. 메인 서비스 입구에서 1 형 SPD는 외부 소스에서 큰 급증을 차단할 수 있습니다. 라인 아래로, 타입 2 SPD는 내부적으로 생성 된 서지 또는 첫 번째 보호 층을 우회하는 서지에 대한 추가 보호 기능을 제공합니다. 마지막으로, 사용 지점에 위치한 3 형 SPD는 민감한 장비가 잔류 서지에서 차폐되도록합니다.
이 계층화 된 접근 방식은 장비 손상의 위험을 최소화하고 장기 시스템 신뢰성을 보장하기위한 모범 사례로 간주됩니다.
서지 보호 장치 (SPD)는 서지의 유해한 영향으로부터 전기 설치를 보호하기 위해 필수적입니다. SPDS는 부하 스위칭으로 인한 번개 또는 내부 서지로 인한 외부 서지를 다루 든 장비의 안전하고 안정적인 작동을 보장합니다. 전압 제한 및 전압 전환 구성 요소의 최상의 기능을 결합한 하이브리드 설계는 다양한 시나리오에서 포괄적 인 보호 기능을 제공합니다.
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