A túlfeszültség-védők öt védelmi módszere
Túlfeszültség-védelmi módszerek
1. Párhuzamos túlfeszültség-védelmi eszközök (SPD-k), amelyek a távvezetékeken keresztül vannak csatlakoztatva
Normál körülmények között a túlfeszültség-védőben lévő varisztorok nagy impedanciájú állapotban maradnak. Amikor a hálózati villámcsapás éri, vagy kapcsolási műveletek miatt átmeneti túlfeszültségek jelentkeznek, a védő nanoszekundumokon belül reagál, aminek következtében a varisztorok alacsony impedanciájú állapotba kapcsolnak, és a túlfeszültséget gyorsan biztonságos szintre csökkentik. Hosszan tartó túlfeszültségek vagy túlfeszültségek esetén a varisztor lebomlik és felmelegszik, ami egy hőleválasztó mechanizmust aktivál a tűz megelőzése és a berendezések védelme érdekében.
2. Soros szűrőtípusú túlfeszültség-védők, amelyek a tápáramkörökhöz vannak csatlakoztatva
Ezek a védőeszközök tiszta és biztonságos áramellátást biztosítanak az érzékeny elektronikus berendezések számára. A villámcsapások nemcsak hatalmas energiát hordoznak, hanem rendkívül meredek feszültség- és áramemelkedési sebességet is. Míg a párhuzamos SPD-k képesek elnyomni a túlfeszültség-amplitúdókat, nem tudják ellaposítani azok éles hullámfrontjait. A soros szűrő típusú SPD-k, amelyeket a teljesítményáramkörökhöz sorba kötnek, MOV-okat (MOV1, MOV2) használnak a túlfeszültségek nanoszekundumok alatti megfékezésére. Ezenkívül egy LC-szűrő közel 1000-szeresére csökkenti a túlfeszültség feszültség- és áramemelkedési sebességének meredekségét, és ötszörösére a maradék feszültséget, így védve az érzékeny eszközöket.
3. Feszültségkorlátozó varisztorok telepítése fázisok és vezetékek közé a túlfeszültségek korlátozására
Ez a módszer jól működik világítástechnikai eszközök, liftek, légkondicionálók és motorok esetében, amelyek nagyobb túlfeszültség-tűréssel rendelkeznek. Azonban kevésbé hatékony a modern, kompakt, nagy integrációjú elektronikai eszközök esetében. Például az egyfázisú 220 V-os váltakozó áramú rendszerekben a varisztorokat jellemzően a nullavezető és a föld közé szerelik fel, hogy elnyeljék az indukált villámlások túlfeszültségét. A védelem hatékonysága teljes mértékben a varisztor kiválasztásától és megbízhatóságától függ.
A szorítófeszültséget a hálózat csúcsfeszültsége (310 V) alapján állítják be, figyelembe véve a következőket:
- 20%-os hálózati ingadozás,
- 10%-os alkatrész-tűrés,
- 15%-os megbízhatósági tényezők (öregedés, nedvesség, hő).
Így a tipikus rögzítési szintek 470 V és 510 V között vannak. A 470 V alatti túlfeszültségek érintetlenül áthaladnak.
Míg a szabványos elektromos berendezések (pl. motorok, világítás) elviselik az 1500 V AC feszültséget (2500 V csúcs), a modern elektronika ±5 V és ±15 V között működik, 50 V alatti maximális tűréshatárokkal. A 470 V alatti nagyfrekvenciás tüskék továbbra is átcsatolhatók a transzformátorok és tápegységek parazita kapacitásain, károsítva az integrált áramköröket. Ezenkívül a varisztor maradékfeszültsége és a vezeték induktivitása miatt az erős túlfeszültségek a rögzítési szinteket 800 V és 1000 V között is felemelhetik, ami tovább veszélyezteti az elektronikát.
4. A védelem fokozása ultraizolációs transzformátorokkal (leválasztási módszer)
Egy árnyékolt leválasztó transzformátort helyeznek az áramforrás és a terhelés közé, hogy blokkolják a nagyfrekvenciás zajt, miközben lehetővé teszik a megfelelő szekunder földelést. A földhöz viszonyított közös módusú interferencia a tekercsek közötti kapacitáson keresztül kapcsolódik be. Az elsődleges és a másodlagos tekercsek közötti földelt árnyékolás elvezeti ezt az interferenciát, csökkentve a kimeneti zajt.
5. Abszorpciós módszer
Az abszorpciós alkatrészek a küszöbfeszültségek túllépésekor nagy impedanciáról alacsony impedanciára kapcsolnak, ezzel elnyomva a túlfeszültségeket. Gyakori eszközök:
- Varisztorok – Korlátozott áramvezető képesség.
- Gázkisüléses csövek (GDT-k)– Lassú válasz.
- TVS diódák / Szilárdtest kisülési csövek – Gyorsabb, de kompromisszumokkal az energiaelnyelés terén.
