Cinci metode de protecție a dispozitivelor de protecție la supratensiune
Metode de protecție la supratensiune
1. Dispozitive de protecție la supratensiune (SPD) paralele conectate prin liniile electrice
În condiții normale, varistoarele din interiorul protectorului de supratensiune rămân într-o stare de impedanță ridicată. Când rețeaua electrică este lovită de fulger sau se confruntă cu supratensiuni tranzitorii din cauza operațiunilor de comutare, protectorul reacționează în câteva nanosecunde, determinând trecerea varistoarelor într-o stare de impedanță scăzută, fixând rapid supratensiunea la un nivel sigur. Dacă apar supratensiuni sau supratensiuni prelungite, varistorul se degradează și se încălzește, declanșând un mecanism de deconectare termică pentru a preveni incendiile și a proteja echipamentul.
2. Protectoare de supratensiune cu filtru în serie conectate în linie cu circuitele de alimentare
Aceste protectoare oferă energie curată și sigură pentru echipamentele electronice sensibile. Supratensiunile de trăsnet transportă nu numai energie masivă, ci și rate extrem de abrupte de creștere a tensiunii și curentului. Deși descărcătoarele paralele pot suprima amplitudinile supratensiunilor, acestea nu își pot aplatiza fronturile de undă ascuțite. Descărcătoarele de tip filtru serie, conectate în linie cu circuitele de alimentare, utilizează MOV-uri (MOV1, MOV2) pentru a bloca supratensiunile în nanosecunde. În plus, un filtru LC reduce abruptitatea ratelor de creștere a tensiunii și curentului supratensiunii de aproape 1.000 de ori și reduce tensiunea reziduală de cinci ori, protejând dispozitivele sensibile.
3. Instalarea varistoarelor de strângere a tensiunii între faze și linii pentru a limita supratensiunile
Această metodă funcționează bine pentru iluminat, lifturi, aparate de aer condiționat și motoare, care au capacități mai mari de rezistență la supratensiune. Cu toate acestea, este mai puțin eficientă pentru electronica compactă modernă cu integrare ridicată. De exemplu, în sistemele monofazate de 220V CA, varistoarele sunt de obicei instalate între neutru și masă pentru a absorbi vârfurile de trăsnet induse. Eficacitatea protecției depinde în întregime de selecția și fiabilitatea varistorului.
Tensiunea de blocare este setată pe baza tensiunii de vârf a rețelei (310V), ținând cont de:
- fluctuații ale rețelei de 20%,
- toleranță de 10% la componente,
- factori de fiabilitate de 15% (îmbătrânire, umiditate, căldură).
Prin urmare, nivelurile tipice de tensiune variază de la 470V la 510V. Supratensiunile sub 470V trec neafectate.
În timp ce echipamentele electrice standard (de exemplu, motoarele, iluminatul) pot rezista la 1.500V CA (vârf de 2.500V), electronica modernă funcționează la ±5V până la ±15V, cu toleranțe maxime sub 50V. Vârfurile de înaltă frecvență sub 470V se pot cupla în continuare prin condensatoare parazitare din transformatoare și surse de alimentare, deteriorând circuitele integrate. Mai mult, din cauza tensiunii reziduale a varistorului și a inductanței conductorilor, supratensiunile puternice pot împinge nivelurile de tensiune la 800V–1.000V, punând în pericol și mai mult componentele electronice.
4. Îmbunătățirea protecției cu transformatoare de ultra-izolare (metoda de izolare)
Un transformator de izolare ecranat este introdus între sursa de alimentare și sarcină pentru a bloca zgomotul de înaltă frecvență, permițând în același timp o împământare secundară adecvată. Interferența de mod comun, care este relativă la masă, se cuplează prin capacitatea dintre înfășurări. Un ecran împământat între înfășurările primare și secundare deviază această interferență, reducând zgomotul de ieșire.
5. Metoda de absorbție
Componentele absorbante suprimă supratensiunile prin comutarea de la impedanță mare la impedanță mică atunci când tensiunile de prag sunt depășite. Printre dispozitivele comune se numără:
- Varistoare – Capacitate limitată de gestionare a curentului.
- Tuburi de descărcare în gaze (GDT)– Răspuns lent.
- Diode TVS / Tuburi de descărcare în stare solidă – Mai rapid, dar cu compromisuri în ceea ce privește absorbția energiei.
