A túlfeszültség-védők alapelveinek feltárása?
Még mindig érzem az égett lakk szagát egy tavalyi tesztből – egy 6 kV-os átütés, és a próbapanel fél másodperc alatt feketévé vált.
A túlfeszültség-védő úgy működik, hogy a plusz energiát megragadja és a földbe vezeti, majd a feszültséget a gépeket károsító szint alá csökkenti. Ezeket az egységeket minden nap Wenzhouban építem, és az IEC 61643-11 szabvány szerint tesztelem.
Ha tudod, hogyan működik a trükk, kiválaszthatod a megfelelő alkatrészt, és nem kell olyan specifikációkért fizetned, amiket soha nem használsz. Olvass tovább, és megmutatom a készülék belsejét.
Fő célok: energiaátadás és feszültségrögzítés?
Egyszer láttam, hogy egy 40 kA-es túlfeszültség egyetlen mikroszekundummal kihagyott egy meghajtót, mert a MOV időben kattant – ez az apró korong megmentett egy 12 000 dolláros invertert.
A két fő cél a következő: (1) a túlfeszültség-energia gyors földelése, és (2) a terhelést elérő feszültségnek az adatlapon feltüntetett biztonságos határérték alatt tartása.
Hogyan mozog az energia a dobozban
Túlfeszültség érkezik a vezetékre. A MOV impedanciája megaohmról ohmra csökken nanoszekundumok alatt. Az áram a könnyebb utat választja az eszközön keresztül, majd a zöld-sárga földelővezetéken folyik végig. Minél melegebb a vezeték, annál kisebb az impedanciája, ezért 6 mm² rézvezetéket használunk, és a vezeték hosszát 50 cm alatt tartjuk. Bármilyen extra hossz 1 µH induktivitást eredményez, ami 1 kV-tal növeli az áteresztő feszültséget. A vásárlók elfelejtik ezt a részletet, és az alkatrészt hibáztatják, ha a panel mégis meghal.
Rögzítési feszültség vs. áteresztő feszültség
Az emberek összekeverik a két számot. A szorítófeszültség az, amit a MOV lát. Az áteresztőfeszültség az, amit a terhelés lát a kábel leesése után. Én mindig mindkettőt feltüntetem a tesztlapomon. Egy 700 V-on szorító feszültséggel rendelkező alkatrész még mindig képes 1200 V-ot átengedni a frekvenciaváltóra, ha a földelővezeték 80 cm hosszú. Hagyd el a zárófeszültséget, és vége a fájdalomnak.
Valódi adatok a laborunkból
| Túlfeszültség-szint | MOV-méret | Földelővezeték | Áteresztő | Eredmény |
| 20 kA 8/20 µs | 32 mm-es tárcsa | 25 cm | 980 V | MEGFELELŐ |
| 20 kA 8/20 µs | 32 mm-es tárcsa | 80 cm | 1,450 V | SIKERTELEN |
| 40 kA 8/20 µs | 40 mm-es tárcsa | 25 cm | 1,050 V | MEGFELELŐ |
A táblázat azt mutatja, hogy a kábelhossz meghaladja a MOV méretet. Minden vásárlónak azt üzenem: költsön egy plusz dollárt rövid vezetékekre, mielőtt ötöt egy nagyobb alkatrészre.
Miért adunk hozzá gázkisüléses csövet hibrid kialakításokhoz?
Egy MOV a nagyobb lökések után elhasználódik. Egy GDT több lökést tud felvenni, de lassú. Párhuzamosan kötjük őket. A MOV indul el először, és az első 100 ns-ban zár. Ezután a GDT bekapcsol, és felveszi a tömegáramot. A MOV pihen, és tovább él. A hibrid most a legkelendőbb termékünk a német napelemfarmok körében, mert a helyszíni személyzet 20 éves élettartamot szeretne, nem ötöt.
Alapvető komponensek és hierarchikus védelmi mechanizmusok?
Kinyitom az egyik 1+2-es típusú egységünket, és MOV-okat, GDT-ket, biztosítékokat és egy apró hőkapcsolót látok, ami úgy kattan, mint egy vízforraló, ha elfárad.
A fő alkatrészek a következők: (A) varisztorok vagy GDT-k, amelyek energiát fogyasztanak, (B) hőkapcsolók, amelyek megállítják a tüzeket, és (C) tartalék biztosítékok, amelyek megszakítják a rövidzárlatokat. Ezeket három rétegben halmozzuk fel, hogy illeszkedjenek az üzem vezetékezési rendszeréhez.
Első réteg: 1. típus a szervizajtónál
Ez a rész közvetlen villámlást észlel. Egy 25 kA-es 10/350 µs-os impulzuscsövet és egy 50 kA-es MOV blokkot használunk. A cél az, hogy a villámfeszültséget 1000 kV-ról 4 kV alá csökkentsük, mielőtt az a kapcsolótáblába kerülne. Egy 35 mm-es DIN sínre szereljük, és 16 mm²-es rézvezetékkel kötjük a fő földelősínhez. Egyetlen rossz helyen lévő csavarfurat 2 µH-t és 2 kV-ot ad hozzá. Kétszer is ellenőrzöm a rajzot; a vevő megspórol egy lemerült transzformátort.
Második réteg: 2. típus az alpaneleken
Ez a réteg megakadályozza a közeli áramütések vagy a nagy motorkapcsolások által okozott indukált túlfeszültségeket. 40 kA-es 8/20 µs-os MOV-okat választunk ki hőleválasztóval. Az alkatrész csatlakoztatva van, így a felhasználó az áramellátás kikapcsolása nélkül cserélheti ki. Hozzáadunk egy zöld LED-et, amely kialszik, ha az alkatrész nem működik. Egy milánói telephelyvezető azt mondta nekem, hogy tíz perc alatt 50 panelt tud ellenőrizni, csak a folyosón sétálva a zöld pontokat számolja.
Harmadik réteg: 3. típus a terhelésnél
A hajtásokhoz, PLC-khez és PC-khez helyi védelemre van szükség. 10 kA-es 8/20 µs-os egységeket használunk, amelyek 900 V alatti áteresztőképességgel rendelkeznek. Az alkatrész fali dobozba vagy a csatlakozóaljzatba illeszkedik. A 2-es típustól a terhelésig vezető kábelnek 10 m alatt kell maradnia. Ha a futásteljesítmény hosszabb, akkor egy másik 3-as típust is hozzáadunk. Egyszer megspóroltam egy 4000 dolláros szervomotort egy 9 dolláros foglalatos túlfeszültség-levezető hozzáadásával, mivel a panel 30 méterre volt.
Hogyan beszélnek egymással a rétegek
Az energia olyan, mint a víz. Ha az első gát megtelt, a második gátnak készen kell állnia. A feszültségszinteket lépésekben állítjuk be: 1-es típusú szorítók 1,8 kV-on, 2-es típusú 1,4 kV-on, 3-as típusú 0,9 kV-on. Az alsó réteg soha nem kezdődik el a felső réteg előtt, így minden rész megosztja a terhelést. A teljes láncot laboratóriumunkban teszteljük három sorba kapcsolt egységgel és egy 100 kA-es gyújtóval. A végén lévő aljzat áteresztőfeszültsége 720 V, ami biztonságos bármilyen 230 V-os meghajtó számára.
Alkatrészlista, amit minden nap használunk
| Rész | Szerep | Specifikáció | Életciklusok |
| 40 mm-es MOV | Bilincs | 40 kA 8/20 µs | 20 nagy sláger |
| Hőkapcsoló | Tűzgátló | 120 °C | Egy lövés |
| 6 A-es gG biztosíték | Rövid tiszta | 50 kA megszakítóképesség | Egy lövés |
| GDT cső | Biztonsági mentés | 600 V-os szikra | 100 találat |
| LED + ellenállás | Állapot | 2 mA-es leeresztőképesség | 10 év |
Együttműködés és biztonsági mentés?
Még mindig emlékszem arra a napra, amikor kiégett egy biztosíték, és a piros zászló jelezte a szerelőnek, hogy cserélje ki a készüléket – semmi dráma, semmi tűz, csak egy ötperc szünet.
Egy túlfeszültség-védelmi eszköznek (SPD) megszakítókkal, földeléssel és kábelezéssel kell működnie. Hőkioldókat, mikrokapcsolókat és távjelzőket alkalmazunk, hogy a helyszíni csapat tudja, mikor fárad el az alkatrész, és a biztonságos tartalék átvegye az irányítást.
Miért van szüksége egy SPD-nek a megszakítóra barátként?
Egy MOV rövidzárlatot okozhat, ha kiég. A tartalék biztosítéknak meg kell szüntetnie a zárlatot, mielőtt a panel kiégne. A biztosíték görbéjét a MOV zárlati áramához illesztjük. Egy 40 kA-es MOV 1 kA rövidzárlatnál meghibásodik. Kiválasztunk egy 6 A-es gG biztosítékot, amely 0,1 másodperc alatt szünetet tart 1 kA-en. A biztosíték soha nem ég ki normál túláramnál, mert az mikroszekundumokig tart. A matematika szűkszavú, de működik. Adok a vevőknek egy biztosítéktáblázatot, hogy a villanyszerelőjük ne találgasson.
Távoli jelzés nagy telephelyek számára
Az egyik ügyfél a nap 24 órájában, a hét minden napján üzemeltet üvegolvasztó kemencéket. Nem tud minden héten bejárni az üzembe. Beépítettünk egy mikrokapcsolót az SPD-be, amely átkapcsolódik, amikor a hőkorong kinyílik. A kapcsoló egy 24 V-os PLC bemenetet táplál. A HMI-n egy piros lámpa jelzi, hogy „SPD nem működik”. A kezelő felhív minket, küldünk egy tartalék patront, és a következő műszakváltáskor kicseréli. Nulla nem tervezett leállás két év alatt.
Koordináció RCD-kkel és ívérzékelőkkel
Néhány mérnök attól tart, hogy az SPD szivárgása kioldja az RCD-t. Mi 230 V-on 0,3 mA alatt tartjuk a szivárgást. Egy 30 mA-es RCD ezt soha nem érzékeli. Ha a telephelyen ívérzékelőket használnak, akkor egy EMI-szűrőt helyezünk az SPD elé, hogy a nagyfrekvenciás szorítás ne tévessze meg az érzékelőt. Ezt a keveréket a TÜV Rheinlandnál teszteltük, és megfeleltünk a kritériumoknak.
Fő teljesítménymutatók?
Minden szállítmánynál három számot követek nyomon: az áteresztőfeszültséget, az 1000 darabra jutó meghibásodási arányt és a helyszíni csereidőt. Ha bármilyen eltérés van, leállítom a gyártósort.
A legfontosabb teljesítménymutatók a következők: (1) laboratóriumban mért feszültségvédelmi szint (Up), (2) a túlfeszültség-élettartam számlálása a kopás előtt, és (3) az átlagos csereidő (MTTR) élő rendszereken. Ezeket minden eladott tételhez naplózom.
Miért király az átengedés?
Egy 200 V-os Up feszültségesés megduplázhatja egy meghajtó élettartamát. Minden MOV tárcsát 100%-os áramerősséggel tesztelünk, és naplózzuk a feszültséget. A magas értéket jelző tárcsák a napelemes erőmű sorába kerülnek, ahol a rögzítés kevésbé kritikus. Az alacsony értéket jelző tárcsák a német PLC sorba kerülnek. Ez a fajta fajta egy órával növeli a termelést, de 40%-kal csökkenti a terepi hibákat. Kifizetem az órát, megspórolom az éjszakai ügyeletet.
Életszámlálási teszt, amit futtatunk
Ugyanazt az alkatrészt ötpercenként 20 kA-rel súroljuk, amíg a hőkapcsoló ki nem pattan. A rekorder 27 ütést bírt ki. A görbét közzétesszük az adatlapon. A vevők látják, hogy az alkatrész tíz év normál túlfeszültség után is működik. Ez az egyetlen grafikon több üzletet köt, mint a legjobb árengedményem.
Következtetés
Energiaátadás, leszorítás, rétegek, tartalékolás és egyértelmű KPI-k – ez az egész. Válasszon egy olyan SPD-t, amely alacsony áteresztési és alacsony visszatérési arányt ér el, és máris alvást kap.