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.
Zaradi različnih standardov, ki jim sledijo različne države, specifikacije izdelkov niso poenotene, identifikacija parametrov pa ima tudi svoj poudarek, ki je veliko slabši od drugih specifikacij električnih izdelkov, kar prinaša velike nevšečnosti pri načrtovanju in izbiri. V inženirskem oblikovanju lahko običajne blagovne znamke v glavnem razdelimo na domače izdelke, evropske izdelke in ameriške izdelke glede na njihov kraj izvora. Nastavitve parametrov domačih izdelkov so kaotične, z različnimi specifikacijami in visoko preostalo napetostjo. Nekateri standardizirani modeli izdelkov so nastavljeni tako, da posnemajo evropske izdelke, drugi pa sledijo parametrom nacionalnih standardov. Večina izdelkov ima oznako In in Imax. Zaradi nizkih zahtev domačih izdelkov za mesta uporabe, nizkih gradbenih nivojev in visokih vrednosti vzdržljive napetosti opreme je mogoče nekatere zahteve glede parametrov ustrezno omiliti.
Evropski izdelki so običajno označeni z največjim razelektritvenim tokom, na podlagi tega parametra pa je nastavljen tudi model izdelka. Na primer, znana evropska blagovna znamka XXX65 in XXX40, kjer sta vrednosti 65 in 40 Imax. Vendar pa kitajski standardi jasno določajo, da je treba za izbiro uporabiti nazivni razelektritveni tok In, kar je trenutno neprijetna situacija pri inženirskem načrtovanju. Po preverjanju informacij o izdelku vrednost In XX65 ne presega 20 kA, vrednost In XX40 pa ne presega 15 kA. Če upoštevate priporočene vrednosti GB50343, se ta dva izdelka lahko uporabljata le za tristopenjsko zaščito na koncu opreme. Vendar pa so v dejanski zasnovi nameščeni na prvem in drugem nivoju, kar je očitno v neskladju z izbirnimi parametri nacionalnih standardov, preostala napetost pa je visoka. Običajni modeli običajno presegajo 1200 V. Ko okolje ožičenja ni dobro, je enostavno preseči vrednost vzdržljive napetosti opreme. Na splošno imajo evropski izdelki razmeroma nizko vrednost Uc in so oportunistični pri označevanju omrežne napetosti, kar olajša zavajanje pri izbiri modelov.
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.
