Princippet for beskyttelse mod overspænding
Surge Protective Device (SPD), også kendt som Surge Protector, er en ikke-lineær beskyttelsesenhed, der bruges i strømførende systemer til at begrænse forbigående overspænding og styre udladningsstødstrøm. Den bruges til at beskytte elektriske eller elektroniske systemer med lavspændingsmodstandsniveauer mod lynnedslag, elektromagnetiske impulser eller driftsmæssige overspændingsskader. I de senere år har elektroniske informationssystemer (såsom fjernsyn, telefon, kommunikation, computernetværk osv.) udviklet sig hurtigt, og et stort antal elektroniske informationsanordninger er dukket op og populariseret. Disse typer systemer og udstyr er ofte dyre og vigtige, med lav driftsspænding og modstår spændingsniveauer, hvilket gør dem meget modtagelige for elektromagnetiske lynimpulser. Derfor bør SPD bruges til overspændingsbeskyttelse.
På grund af de forskellige standarder, der følges af forskellige lande, er produktspecifikationerne ikke ensartede, og identifikationen af parametre har også deres egen vægt, som er langt ringere end andre elektriske produktspecifikationer, hvilket medfører stor ulejlighed for design og valg. Inden for ingeniørdesign kan almindelige mærker hovedsageligt opdeles i indenlandske produkter, europæiske produkter og amerikanske produkter baseret på deres oprindelsessted. Parameterindstillingerne for indenlandske produkter er kaotiske med forskellige specifikationer og høj restspænding. Nogle af de standardiserede produktmodeller er indstillet til at efterligne europæiske produkter, mens andre følger nationale standardparametre. De fleste produkter er mærket med In og Imax. På grund af de lave krav til husholdningsprodukter til anvendelsessteder, lave bygningsniveauer og høje udstyrsmodstandsspændingsværdier kan nogle parameterkrav lempes passende.
Europæiske produkter er generelt mærket med den maksimale afladningsstrøm, og produktmodellen er også indstillet ud fra denne parameter. For eksempel et velkendt europæisk mærke XXX65 og XXX40, hvor værdierne på 65 og 40 er Imax. Kinesiske standarder foreskriver dog klart, at den nominelle afladningsstrøm In skal bruges til udvælgelse, hvilket er en akavet situation, man støder på i teknisk design på nuværende tidspunkt. Efter kontrol af produktinformationen overstiger In-værdien af XX65 ikke 20kA, og In-værdien af XX40 overstiger ikke 15kA. Hvis de anbefalede værdier for GB50343 følges, kan disse to produkter kun bruges til beskyttelse i tre niveauer for enden af udstyret. Men i det faktiske design er de installeret på første og andet niveau, hvilket klart er i strid med udvælgelsesparametrene i nationale standarder, og restspændingen er høj. Almindelige modeller overstiger generelt 1200V. Når først ledningsmiljøet ikke er godt, er det let at overskride udstyrets modstå spændingsværdi. Generelt har europæiske produkter en relativt lille Uc-værdi og er opportunistiske til mærkning af netspænding, hvilket gør det lettere at vildlede, når du vælger modeller.
Arbejdsprincippet for SPD
Overspændingsbeskytteren er velegnet til beskyttelse af 220/380V lavspændingsstrømforsyning og er en ikke-lineær komponent. I henhold til IEC-standarder er overspændingsbeskytteren en enhed, der hovedsageligt bruges til at undertrykke overspændingen og overstrømmen af transmissionslinjen. Det grundlæggende krav for, at en overspændingsbeskytter skal spille en beskyttende rolle, er at modstå den forventede lynstrøm og effektivt slukke strømfrekvensens kontinuerlige strøm, der genereres efter lynstrømmen gennem overspændingens maksimale klemspænding. Den begrænser den øjeblikkelige overspænding, der kommer ind i strømledningen eller signaltransmissionsledningen til det spændingsområde, som udstyret eller systemet kan modstå, eller afleder stærk lynstrøm i jorden for at beskytte det beskyttede udstyr eller system mod skader forårsaget af stød.
Overspændingsbeskytternes typer og strukturer varierer afhængigt af deres forskellige anvendelser, men de indeholder mindst ét ikke-lineært spændingsbegrænsende element. Almindeligt anvendte overspændingsbeskyttere omfatter MOV'er (MetalOxideVaristors) og gasudledningsrør. Elektriske overspændinger indeholder kraftig energi og kan ikke stoppes. Af denne grund er strategien til at beskytte følsomt elektrisk udstyr mod overspændingsskader at aflede overspændingen fra udstyret og derefter strømme ned i jorden.
Overspændingsbeskytteren MOV består af tre dele: et metaloxidmateriale i midten, forbundet med to halvledere til strømforsyningen og jordledningen. Når der opstår en stigning, virker MOV straks med en responstid på 1-3 nanosekunder. "V"et i MOV er en rheostat. I reaktionsøjeblikket falder modstanden af MOV fra dens maksimale værdi til næsten nul ohm, og overstrøm flyder ned i jorden gennem MOV. Det beskyttede elektriske udstyr fortsætter med at fungere ved normal driftsspænding. Dens halvlederkomponenter har den egenskab, at de ændrer modstand med spændingsændringer. Når spændingen falder under en bestemt værdi, genererer bevægelsen af elektroner i en halvleder høj modstand. Tværtimod, når spændingen overstiger denne specifikke værdi, vil elektronernes bevægelse ændre sig, og halvledermodstanden falder til næsten nul ohm. Spændingen er normal, og overspændingsbeskytteren MOV er inaktiv på siden uden at påvirke strømledningen.
Indikatorerne for fordele og ulemper ved overspændingsbeskyttelsesanordninger (MOV'er) er: (1) Klemmespænding: repræsenterer den spændingsværdi, der vil få MOV'erne til at forbinde til jordledningen. Jo lavere klemspænding, jo bedre beskyttelsesydelse. (2) Energiabsorptions-/dissipationskapacitet: Denne nominelle værdi repræsenterer, hvor meget energi overspændingsbeskytteren kan absorbere før den brændes ned, i joule. Jo højere værdi, jo bedre beskyttelsesydelse. (3) Responstid: Overspændingsbeskyttere afbrydes ikke straks, og der vil være en lille forsinkelse i deres reaktion på overspændinger.
En anden almindelig overspændingsbeskyttelsesanordning er et gasudledningsrør. Disse gasudladningsrør har samme funktion som MOV'er, idet de flytter overskydende strøm fra den strømførende ledning til jordledningen og opnår denne funktion ved at bruge inert gas som en leder mellem de to ledninger. Når spændingen er inden for et bestemt område, bestemmer sammensætningen af gassen, at det er en dårlig leder. Hvis spændingen stiger og overstiger dette område, vil styrken af strømmen være tilstrækkelig til at ionisere gassen, hvilket gør gasudladningsrøret til en meget god leder. Det vil lede strøm til jordledningen, indtil spændingen vender tilbage til normale niveauer, og derefter blive en defekt leder
