Пет метода за защита на предпазителите от пренапрежение
Методи за защита от пренапрежение
1. Паралелни устройства за защита от пренапрежение (SPD), свързани през електропроводи
При нормални условия, варисторите вътре в предпазителя от пренапрежение остават в състояние на висок импеданс. Когато електрическата мрежа бъде ударена от мълния или претърпи пренапрежения поради превключване, предпазителят реагира в рамките на наносекунди, карайки варисторите да превключат в състояние на нисък импеданс, бързо ограничавайки пренапрежението до безопасно ниво. Ако възникнат продължителни пренапрежения или пренапрежения, варисторът се поврежда и нагрява, задействайки механизъм за термично изключване, за да се предотвратят пожари и да се защити оборудването.
2. Серийни филтърни предпазители от пренапрежение, свързани линейно със силови вериги
Тези предпазители осигуряват чисто и безопасно захранване за чувствително електронно оборудване. Пренапреженията от мълнии носят не само огромна енергия, но и изключително стръмни скорости на покачване на напрежението и тока. Въпреки че паралелните SPD могат да потиснат амплитудите на пренапреженията, те не могат да изравнят острите им вълнови фронтове. SPD от серийно филтриращ тип, свързани линейно със силовите вериги, използват MOV (MOV1, MOV2), за да ограничават пренапреженията за наносекунди. Освен това, LC филтър намалява стръмността на скоростите на покачване на напрежението и тока от пренапрежението близо 1000 пъти и намалява остатъчното напрежение пет пъти, предпазвайки чувствителните устройства.
3. Инсталиране на варистори с фиксиране на напрежението между фазите и линиите за ограничаване на пренапреженията от пренапрежение
Този метод работи добре за осветление, асансьори, климатици и двигатели, които имат по-висока устойчивост на пренапрежение. Той обаче е по-малко ефективен за съвременна компактна електроника с висока интеграция. Например, в еднофазни 220V AC системи, варисторите обикновено се инсталират между нулата и земята, за да абсорбират индуцираните пикове на мълнии. Ефективността на защитата зависи изцяло от избора и надеждността на варистора.
Затягащото напрежение се задава въз основа на пиковото напрежение на мрежата (310V), като се отчита:
- 20% колебания в мрежата,
- 10% толеранс на компонентите,
- 15% фактори за надеждност (стареене, влага, топлина).
По този начин, типичните нива на затягане варират от 470V до 510V. Пренапрежения под 470V преминават незасегнати.
Докато стандартното електрическо оборудване (напр. двигатели, осветление) може да издържи на 1500 V променлив ток (пик от 2500 V), съвременната електроника работи от ±5 V до ±15 V, с максимални допустими отклонения под 50 V. Високочестотни пикове под 470 V все още могат да се свържат чрез паразитни капацитети в трансформатори и захранвания, повреждайки интегрални схеми. Освен това, поради остатъчното напрежение на варистора и индуктивността на проводниците, силните пикове могат да доведат до покачване на нивата на затягане до 800 V–1000 V, което допълнително застрашава електрониката.
4. Подобряване на защитата с ултраизолационни трансформатори (метод на изолация)
Между източника на захранване и товара е поставен екраниран изолационен трансформатор, за да блокира високочестотния шум, като същевременно осигурява правилно заземяване на вторичната намотка. Синфазните смущения, които са относителни спрямо земята, се предават чрез междунамотъчен капацитет. Заземен екран между първичната и вторичната намотка отклонява тези смущения, намалявайки изходния шум.
5. Метод на абсорбция
Абсорбиращите компоненти потискат пренапреженията, като превключват от висок към нисък импеданс, когато праговите напрежения са превишени. Често срещани устройства включват:
- Варистори – Ограничен капацитет за обработка на ток.
- Газоразрядни тръби (ГРТ)– Бавна реакция.
- TVS диоди / твърдотелни разрядни тръби – По-бързо, но с компромиси в абсорбцията на енергия.
