Načelo prenapetostne zaščite stikalnega napajalnika
Prenapetostna zaščitna naprava (SPD), znana tudi kot prenapetostna zaščita, je nelinearna zaščitna naprava, ki se uporablja v sistemih pod napetostjo za omejevanje prehodne prenapetosti in vodenje udarnega toka praznjenja. Uporablja se za zaščito električnih ali elektronskih sistemov z nizkimi stopnjami vzdržljivosti napetosti pred udari strele, elektromagnetnimi impulzi ali delovno prenapetostno škodo. V zadnjih letih so se elektronski informacijski sistemi (kot so televizija, telefon, komunikacije, računalniška omrežja itd.) hitro razvili, pojavilo se je in populariziralo veliko število elektronskih informacijskih naprav. Te vrste sistemov in opreme so pogosto drage in pomembne, z nizko delovno napetostjo in nivoji vzdržljive napetosti, zaradi česar so zelo dovzetni za elektromagnetne impulze strele. Zato je treba za prenapetostno zaščito uporabiti SPD.
Načelo delovanja SPD
Prenapetostna zaščita je primerna za zaščito nizkonapetostnega napajanja 220/380 V in je nelinearna komponenta. V skladu s standardi IEC je prenapetostna zaščita naprava, ki se v glavnem uporablja za zatiranje prenapetosti in prevelikega toka v daljnovodu. Osnovna zahteva, da ima prenapetostna zaščita zaščitno vlogo, je vzdržati pričakovani tok strele in učinkovito ugasniti neprekinjeni tok električne frekvence, ki nastane po pretoku strele skozi največjo vpenjalno napetost prenapetosti. Omejuje trenutno prenapetost, ki vstopi v daljnovod ali vod za prenos signala, na območje napetosti, ki ga oprema ali sistem lahko prenese, ali odvaja močan tok strele v tla, da zaščiti zaščiteno opremo ali sistem pred poškodbami, ki jih povzroči udarec.
Vrste in strukture prenapetostnih zaščit se razlikujejo glede na različne uporabe, vendar vsebujejo vsaj en nelinearni element za omejevanje napetosti. Običajno uporabljene prenapetostne zaščite vključujejo MOV (MetalOxideVaristors) in plinske cevi. Električni sunki vsebujejo močno energijo in jih ni mogoče ustaviti. Iz tega razloga je strategija za zaščito občutljive električne opreme pred poškodbami zaradi prenapetosti preusmeriti prenapetost od opreme in nato steči v tla.
Prenapetostna zaščita MOV je sestavljena iz treh delov: materiala iz kovinskega oksida v sredini, ki je z dvema polprevodnikoma povezan z napajalno in ozemljitveno žico. Ko pride do prenapetosti, MOV takoj ukrepa z odzivnim časom 1-3 nanosekund. "V" v MOV je reostat. V trenutku odziva upor MOV pade z največje vrednosti na skoraj nič ohmov in prekomerni tok teče v zemljo skozi MOV. Zaščitena električna oprema še naprej deluje pri normalni delovni napetosti. Njegove polprevodniške komponente imajo lastnost spreminjanja upora s spremembami napetosti. Ko napetost pade pod določeno vrednost, gibanje elektronov v polprevodniku ustvari velik upor. Nasprotno, ko napetost preseže to specifično vrednost, se bo gibanje elektronov spremenilo in upor polprevodnika se bo zmanjšal na skoraj nič ohmov. Napetost je normalna in prenapetostna zaščita MOV miruje ob strani, ne da bi vplivala na električni vod.
Indikatorji za prednosti in slabosti prenapetostnih zaščitnih naprav (MOV):
(1) Vpenjalna napetost: predstavlja vrednost napetosti, ki bo povzročila povezavo MOV z ozemljitveno žico. Nižja kot je vpenjalna napetost, boljša je zaščitna zmogljivost.
(2) Zmogljivost absorpcije/razpršitve energije: Ta nazivna vrednost predstavlja, koliko energije lahko prenapetostna zaščita absorbira, preden se zgori, v džulih. Višja kot je vrednost, boljša je učinkovitost zaščite.
(3) Odzivni čas: Prenapetostne zaščite se ne odklopijo takoj in pride do rahle zamude pri njihovem odzivu na prenapetosti.
Druga običajna naprava za zaščito pred prenapetostjo je cev za praznjenje plina. Te cevi z razelektritvijo v plinu imajo enako funkcijo kot MOV, saj premikajo odvečni tok iz žice pod napetostjo na ozemljitveno žico in to funkcijo dosežejo z uporabo inertnega plina kot prevodnika med obema žicama. Ko je napetost v določenem območju, sestava plina določa, da je slab prevodnik. Če napetost skoči in preseže to območje, bo moč toka zadostovala za ionizacijo plina, zaradi česar je cev za razelektritev plina zelo dober prevodnik. Prevajal bo tok do ozemljitvene žice, dokler se napetost ne vrne na normalno raven, nato pa bo postal okvarjen prevodnik.
