Principi de protecció contra sobretensions per a fonts d'alimentació de commutació
El dispositiu de protecció contra sobretensions (SPD), també conegut com a protector contra sobretensions, és un dispositiu de protecció no lineal que s'utilitza per limitar la sobretensió transitòria i guiar el corrent de sobretensió de descàrrega en sistemes actius, i s'utilitza per protegir aparells elèctrics amb nivells de tensió de resistència baixos o sistemes electrònics. protegit dels llamps i dels polsos electromagnètics dels llamps o dels danys per sobretensió de funcionament. En els darrers anys, els sistemes d'informació electrònica (com la televisió, el telèfon, la comunicació, la xarxa d'ordinadors, etc.) s'han desenvolupat ràpidament, i han sorgit i popularitzats un gran nombre de dispositius d'informació electrònica. Aquests sistemes i equips solen ser cars i importants, i la seva tensió de treball i el nivell de tensió de resistència són molt baixos, de manera que són extremadament vulnerables als polsos electromagnètics dels llamps. Per tant, es requereix un SPD per a la protecció de tensió.
A causa dels diferents estàndards seguits per diversos països, les especificacions del producte no estan unificades i la identificació dels paràmetres també té el seu propi èmfasi, que és molt inferior a les altres especificacions de productes elèctrics, la qual cosa comporta un gran inconvenient per al disseny i la selecció. En el disseny d'enginyeria, les marques comunes es poden dividir en productes nacionals, productes europeus i productes americans segons el lloc d'origen. La configuració dels paràmetres dels productes domèstics és caòtica, amb diverses especificacions i alta pressió residual. Alguns dels paràmetres del model dels productes estandarditzats imiten els productes europeus i alguns segueixen els paràmetres de calibratge nacionals. La majoria dels productes estan marcats amb In i Imax. Atès que els productes domèstics tenen requisits relativament baixos per a llocs d'aplicació, graus de construcció baixos i valors de tensió de suport d'equips grans, alguns requisits de paràmetres es poden relaxar adequadament.
Els productes europeus marquen generalment el corrent de descàrrega màxim, i el model de producte també s'estableix segons aquest paràmetre. Per exemple, XXX65 i XXX40 d'una famosa marca europea, els valors 65 i 40 són Imax. Tanmateix, l'estàndard xinès estipula clarament que s'ha d'utilitzar el corrent de descàrrega nominal In per a la selecció del tipus, que és una situació vergonyós que es troba actualment en el disseny d'enginyeria. Després de comprovar la informació del producte, el valor d'entrada de XX65 no supera els 20 kA i el valor d'entrada de XX40 no supera els 15 kA. D'acord amb el valor recomanat de GB50343, aquests dos productes només es poden utilitzar per a la protecció de tercer nivell del terminal de l'equip, però en el disseny real, s'instal·len al primer i segon nivell, cosa que és òbviament incompatible amb els paràmetres de selecció. de l'estàndard nacional i la tensió residual més alta, els models normals generalment superen els 1200 V, una vegada que l'entorn de cablejat no és bo, és fàcil superar el valor de tensió de suport de l'equip. En general, el valor Uc dels productes europeus és petit i la tensió de línia està marcada de manera oportunista, de manera que és fàcil enganyar quan es selecciona un model.
Com funcionen els SPD
El protector contra sobretensions és adequat per a la protecció de la font d'alimentació de baixa tensió de 220/380 V. És un component no lineal. Segons la norma IEC, el protector contra sobretensions és un dispositiu que suprimeix principalment la sobretensió i la sobreintensitat de la línia conduïda. El protector contra sobretensions té un paper protector. El requisit bàsic és que ha de suportar el corrent del llamp que s'espera que passi i, a través de la tensió màxima de subjecció de la sobretensió, pot extingir eficaçment el flux continu de freqüència de potència generat després de passar el corrent del llamp i evitar el pas instantani. augment a la línia elèctrica i la línia de transmissió del senyal. La sobretensió està limitada dins del rang de tensió que pot suportar l'equip o el sistema, o el fort corrent del llamp es filtra a terra per protegir l'equip o sistema protegit dels danys causats per l'impacte.
El tipus i l'estructura dels protectors de sobretensions varien segons diferents propòsits, però s'inclou almenys un element limitador de tensió no lineal. Els protectors de sobretensions d'ús habitual inclouen MOV (varistor d'òxid metàl·lic) i tubs de descàrrega de gas. Les pujades de corrent contenen molta energia i no es poden aturar. Per aquest motiu, l'estratègia per protegir els equips elèctrics sensibles dels danys provocats per les sobretensions elèctriques és desviar la sobretensió lluny de l'equip i cap a terra.
El protector de sobretensions MOV consta de tres parts: el centre és un material d'òxid metàl·lic i dos semiconductors estan connectats a l'alimentació ia terra. Quan es produeix un augment, el MOV actua immediatament i el temps de resposta és d'1 a 3 nanosegons. La "V" del MOV és un reòstat. En el moment de la resposta, la resistència del MOV cau del valor màxim a gairebé zero ohms i la sobreintensitat flueix a terra a través del MOV. L'equip elèctric protegit continua funcionant amb una tensió de treball normal. Els seus elements semiconductors tenen la propietat de canviar la resistència a mesura que canvia la tensió. Quan la tensió està per sota d'un determinat valor, el moviment dels electrons en el semiconductor crea una gran resistència. Per contra, quan la tensió supera aquest valor específic, el moviment dels electrons canvia i la resistència del semiconductor disminueix prop de zero ohms. La tensió és normal i el protector de sobretensions MOV està inactiu, cosa que no afecta la línia elèctrica.
Indicadors dels pros i contres del protector de sobretensions MOV: (1) Tensió de fixació: indica el valor de tensió que farà que el MOV es connecti a terra. Com més baix sigui el voltatge de subjecció, millor serà el rendiment de la protecció. (2) Capacitat d'absorció/dissipació d'energia: aquest valor nominal indica quanta energia pot absorbir el protector de sobretensions abans que es cremi, en joules. Com més alt sigui el valor, millor serà el rendiment de la protecció. (3) Temps de resposta: els protectors de sobretensió no es desconnecten immediatament, tenen un lleuger retard a l'hora de respondre a la sobretensió.
Un altre dispositiu de protecció contra sobretensions comú és un tub de descàrrega de gas. Aquests tubs de descàrrega de gas fan el mateix que els MOV, mouen l'excés de corrent del corrent a terra utilitzant un gas inert com a conductor entre els dos cables. Quan la tensió està en un rang determinat, la composició del gas determina que és un mal conductor. Si la tensió augmenta més enllà d'aquest rang, el corrent serà prou fort com per ionitzar el gas, fent que el tub de descàrrega de gas sigui un molt bon conductor. Condueix el corrent a terra fins que la tensió torna als nivells normals, i després torna a ser un mal conductor.
(1) Línia elèctrica SPD
Com que l'energia dels llamps és molt gran, cal alliberar l'energia dels llamps a terra pas a pas mitjançant el mètode de descàrrega jeràrquica. A la zona de no protecció contra llamps directes (LPZ0A) o a la unió de la zona de protecció directa contra llamps (LPZ0B) i la primera zona de protecció (LPZ1), instal·leu un protector contra sobretensions o un protector contra sobretensions que limita la tensió que ha passat la prova de classificació de classe I com a primer. El primer nivell de protecció és descarregar el corrent de llamps directes, o quan la línia de transmissió d'energia és colpejada directament per un llamp, descarregarà l'enorme energia conduïda. Instal·leu un protector contra sobretensions limitador de tensió a la unió de cada divisió (inclosa la zona LPZ1) després de la primera zona de protecció, com a segon, tercer o nivell de protecció superior. El protector de segon nivell és un dispositiu de protecció de la tensió residual del protector de nivell anterior i de la caiguda de llamps induïda a la zona. Quan es produeix una gran absorció d'energia d'un llamp al nivell frontal, encara hi ha una part força gran per a l'equip o el protector de tercer nivell. L'energia es transmetrà i ha de ser absorbida encara més pel protector de segon nivell. Al mateix temps, la línia de transmissió que passa pel dispositiu de protecció contra llamps de primer nivell també induirà la radiació de pols electromagnètic del llamp. Quan la línia és prou llarga, l'energia del llamp induït es fa prou gran, requerint un protector de segon nivell per descarregar encara més l'energia del llamp. El protector de tercer nivell protegeix l'energia residual del llamp que passa pel protector de segon nivell. Segons el nivell de tensió de resistència de l'equip protegit, si la protecció contra llamps de dos nivells pot limitar la tensió per sota del nivell de tensió de resistència de l'equip, només es requereixen dos nivells de protecció; si el nivell de tensió de suport de l'equip és baix, quatre nivells o fins i tot Més nivells de protecció.
Línia de senyal SPD
Amb l'àmplia aplicació dels sistemes d'informació, a causa del gran nombre de línies de xarxa i el baix nivell de tensió de resistència dels equips electrònics, els llamps són cada cop més perjudicials per als sistemes d'informació. El dany dels llamps al sistema d'informació és causat principalment pel pols electromagnètic del llamp, inclosa l'ona de sobretensió del llamp conduïda al llarg de la línia, el contraatac d'alt potencial generat pel corrent del llamp al cable de terra, la inducció electrostàtica i la inducció electromagnètica del llamp. camp electromagnètic. Les mesures de protecció dels polsos electromagnètics inclouen la intercepció, la derivació, la connexió equipotencial, el blindatge, la connexió a terra i el cablejat raonable. La instal·lació d'SPD a la línia de senyal és una mesura important per al sistema d'informació per evitar polsos electromagnètics. Pot jugar simultàniament el paper d'intercepció, derivació i connexió equipotencial. La línia de senyal SPD s'ha de connectar al port de senyal de l'equip protegit. El seu terminal de sortida està connectat al port de l'equip protegit, que es pot dividir en connexió en sèrie i connexió en paral·lel, i generalment s'instal·la en sèrie a la línia de senyal. Per tant, en seleccionar un SPD de senyal, s'hauria de seleccionar un SPD amb una pèrdua d'inserció menor.
