Wyłącznik przeciwprzepięciowy jest w rzeczywistości tym, co zwykle nazywamy urządzeniem przeciwprzepięciowym, zwanym także zabezpieczeniem przeciwprzepięciowym.Jest to rodzaj sprzętu lub obwodu, który zapewnia ochronę bezpieczeństwa różnych urządzeń elektrycznych, instrumentów i obwodów komunikacyjnych.Służy do pochłaniania przepięć lub szczytowego napięcia pomiędzy siecią prądu przemiennego, aby zapewnić, że sprzęt lub obwód, który chroni, nie ulegną uszkodzeniu.
Wyłącznik przeciwprzepięciowy wytrzymuje skoki napięcia lub skoki napięcia rzędu tysięcy woltów, zależy to oczywiście od parametrów i specyfikacji wybranego ogranicznika przepięć.Istnieją również zabezpieczenia przeciwprzepięciowe spd dedykowane na kilkaset woltów, w zależności od scenariusza użytkowania użytkownika.Ochronnik przeciwprzepięciowy może w jednej chwili wytrzymać skoki wysokiego napięcia, ale czas trwania skoku napięcia nie może być zbyt długi, w przeciwnym razie zabezpieczenie nagrzeje się i spali z powodu nadmiernej absorpcji energii.
Co to jest fala?
Przepięcia to rodzaj przejściowych zakłóceń.W pewnych warunkach chwilowe napięcie w sieci energetycznej przekracza zakres znamionowego napięcia normalnego.Ogólnie rzecz biorąc, stan przejściowy nie będzie trwał zbyt długo, ale może mieć bardzo dużą amplitudę.Może to być nagły wzrost w ciągu zaledwie jednej milionowej sekundy.Przykładowo moment uderzenia pioruna, odłączenie obciążeń indukcyjnych, czy podłączenie dużych obciążeń będzie miał ogromny wpływ na sieć energetyczną.W większości przypadków, jeśli sprzęt lub obwód podłączony do sieci energetycznej nie posiada zabezpieczeń przeciwprzepięciowych, urządzenie łatwo ulega uszkodzeniu, a stopień uszkodzenia będzie zależał od poziomu napięcia wytrzymywanego przez urządzenie.
W normalnych warunkach pracy napięcie w punkcie testowym utrzymuje się na stabilnym poziomie 500 V.Jeżeli jednak wyłącznik q zostanie nagle odłączony, w punkcie pomiarowym pojawi się wysoki udar napięcia na skutek odwrotnego efektu siły elektromotorycznej spowodowanej nagłą zmianą prądu indukcyjnego.
Dwa powszechnie używane obwody ochrony przeciwprzepięciowej
1. Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe pierwszego stopnia
Urządzenie przeciwprzepięciowe pierwszego stopnia instaluje się zwykle przy wejściu do domu lub budynku.Chroni cały sprzęt od punktu podłączenia wejściowego przed przepięciami.Zazwyczaj zarówno pojemność, jak i objętość urządzenia przeciwprzepięciowego pierwszego poziomu są takie same. Jest on bardzo duży i kosztowny, ale jest niezbędny.
2. Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe drugiego poziomu
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe drugiego poziomu nie ma tak dużej pojemności jak poziom pierwszy i pochłania mniej energii, ale jest bardzo przenośne.Zwykle jest instalowany w punkcie dostępu do sprzętu elektrycznego, takim jak gniazdko, lub nawet zintegrowany z przednim końcem tablicy zasilającej sprzętu elektrycznego, aby zapewnić dodatkową ochronę sprzętu.
Poniższy rysunek przedstawia prosty schemat ideowy instalacji urządzenia przeciwprzepięciowego:
Wspólny wtórny obwód ochrony przeciwprzepięciowej
Dla wielu osób niewiele wiadomo na temat wtórnego obwodu ochrony przeciwprzepięciowej, ponieważ większość z nich jest zintegrowana z płytką zasilającą.Tak zwana płytka zasilająca jest często przednim końcem wejścia wielu urządzeń elektrycznych, zwykle AC-AC, obwód AC-DC jest również obwodem, który jest bezpośrednio podłączony do gniazdka.Najważniejszą rolą obwodu odgromowego zaprojektowanego na płycie głównej jest zapewnienie w odpowiednim czasie ochrony w przypadku przepięcia, takiego jak odcięcie obwodu lub pochłonięcie napięcia udarowego prądu.
Inny typ wtórnego obwodu ochrony przeciwprzepięciowej, taki jak UPS (zasilacz bezprzerwowy). Niektóre złożone zasilacze UPS będą miały wbudowany obwód ochrony przeciwprzepięciowej, który pełni tę samą funkcję, co zabezpieczenie przeciwprzepięciowe na zwykłej płycie zasilacza.
Jak działa urządzenie przeciwprzepięciowe?
Zastosowano zabezpieczenie przeciwprzepięciowe, które w momencie wystąpienia przepięcia odetnie dopływ prądu.Ten rodzaj zabezpieczenia przeciwprzepięciowego jest bardzo inteligentny i złożony.i oczywiście jest stosunkowo drogi i ogólnie jest rzadko używany.Ten rodzaj zabezpieczenia przeciwprzepięciowego składa się zazwyczaj z czujnika napięcia, sterownika i zatrzasku.Czujnik napięcia monitoruje przede wszystkim występowanie wahań napięcia w sieci energetycznej.Sterownik odczytuje sygnał napięcia udarowego czujnika napięcia i w odpowiednim czasie steruje zatrzaskiem jako włączenie/wyłączenie obwodu sterującego siłownika, gdy zostanie on oceniony jako sygnał udarowy.
Istnieje inny rodzaj obwodu przeciwprzepięciowego, który nie odcina obwodu w przypadku wystąpienia przepięcia, ale ogranicza napięcie udarowe i pochłania energię udaru.Jest to zwykle wbudowane w płytkę drukowaną, na przykład obwody zasilacza impulsowego będą miały tego typu obwód ochrony przeciwprzepięciowej.Obwód jest ogólnie taki, jak pokazano na poniższym rysunku:
Ochronnik przeciwprzepięciowy 1, na granicy między linią pod napięciem a linią neutralną, to znaczy obwód tłumiący tryb różnicowy.Ochronniki przeciwprzepięciowe 2 i 3 są odpowiednio połączone przewodem pod napięciem z ziemią i przewodem neutralnym z ziemią, co stanowi tłumienie trybu wspólnego.Urządzenie udarowe w trybie różnicowym służy do zaciskania i pochłaniania napięcia udarowego pomiędzy przewodem pod napięciem a przewodem neutralnym.W ten sam sposób urządzenie przeciwprzepięciowe trybu wspólnego służy do zaciskania napięcia udarowego przewodu fazowego do ziemi.Ogólnie rzecz biorąc, w przypadku mniej wymagających standardów wystarczy zainstalować zabezpieczenie przeciwprzepięciowe 1, ale w niektórych wymagających sytuacjach należy dodać zabezpieczenie przeciwprzepięciowe w trybie wspólnym.
Pochodzenie skoku napięcia
Istnieje wiele czynników, które mogą powodować przepięcie, zazwyczaj na skutek uderzeń pioruna, ładowania i rozładowywania kondensatorów, obwodów rezonansowych, indukcyjnych obwodów przełączających, zakłóceń napędu silnika itp. Można powiedzieć, że przepięcia w sieci energetycznej występują wszędzie.Dlatego konieczne jest zaprojektowanie zabezpieczenia przeciwprzepięciowego w obwodzie.
Medium, które propaguje falę
Tylko przy odpowiednim medium propagacyjnym napięcie udarowe może zniszczyć sprzęt elektryczny.
Linia energetyczna – Linia energetyczna jest najważniejszym i bezpośrednim środkiem rozprzestrzeniania się przepięć, ponieważ prawie wszystkie urządzenia elektryczne zasilane są z linii energetycznej, a sieć dystrybucyjna z liniami elektroenergetycznymi jest wszechobecna.
Fale radiowe – tak naprawdę głównym wejściem jest antena, przez którą łatwo wychwycić bezprzewodowe przepięcia czy uderzenia pioruna, które w jednej chwili mogą uszkodzić sprzęt elektryczny.Kiedy piorun uderza w antenę, przenika przez odbiornik częstotliwości radiowej.
Alternator - W dziedzinie elektroniki samochodowej z naciskiem zostaną określone także skoki napięcia.Często, gdy alternator ma złożone wahania, generowane jest duże napięcie udarowe.
Obwód indukcyjny – gdy napięcie na obu końcach cewki indukcyjnej zmienia się nagle, często generowane jest napięcie udarowe.
Jak zaprojektować obwód ochrony przeciwprzepięciowej
Zaprojektowanie obwodu zabezpieczającego przed przepięciami nie jest trudne.Tak naprawdę do zaprojektowania wbudowanego obwodu ochrony przeciwprzepięciowej najprostszy sposób wymaga tylko jednego elementu, czyli warystora MOV lub diody przejściowej TVS.Jak pokazano na poniższym rysunku, zabezpieczenia przeciwprzepięciowe 1-3 mogą być warystorami MOV lub TVS.
Czasami wystarczy podłączyć warystor MOV równolegle pomiędzy linią neutralną linii zasilającej prądu przemiennego, aby spełnić wymagania normy IEC.W wielu zastosowaniach konieczne jest dodanie obwodu ochrony przeciwprzepięciowej pomiędzy przewodem pod napięciem zerowym a ziemią w tym samym czasie, aby spełnić wymagania wyższych norm dotyczących przepięć, na przykład wymagania są wyższe niż 4 KV.
Ochronnik przeciwprzepięciowy dla warystora MOV
Podstawowe cechy MOV
1. MOV oznacza warystor tlenku metalu, rezystor tlenku metalu, jego wartość rezystancji będzie się zmieniać w zależności od napięcia na rezystorze.Zwykle stosuje się go między sieciami prądu przemiennego, aby poradzić sobie z napięciem udarowym.
2. MOV to specjalne urządzenie oparte na napięciu.
3. Gdy MOV działa, jego charakterystyka jest trochę podobna do diod, jest nieliniowa i nie odpowiada prawu Ohma, ale jego charakterystyka napięciowa i prądowa jest dwukierunkowa, podczas gdy diody są jednokierunkowe.
4. Przypomina bardziej dwukierunkową diodę TVS.
5. Gdy napięcie na warystorze nie osiąga napięcia cęgów, znajduje się on w stanie obwodu otwartego.
Wybór lokalizacji warystora w obwodzie ochrony przeciwprzepięciowej
Warystor jest kluczowym elementem urządzenia przeciwprzepięciowego.Projektując należy zadbać o to, aby znajdował się on jak najbliżej bezpiecznika po stronie wejściowej, jak pokazano na poniższym rysunku.W ten sposób można zapewnić, że bezpiecznik zostanie przepalony w odpowiednim czasie, gdy wystąpi prąd udarowy, a następny obwód będzie w stanie otwartym, aby uniknąć większych uszkodzeń, a nawet pożaru spowodowanego przez prąd udarowy.
2021-10-07
