Principen för överspänningsskydd
Surge Protective Device (SPD), även känd som Surge Protector, är en olinjär skyddsanordning som används i strömförande system för att begränsa transient överspänning och styra urladdningsstötström. Den används för att skydda elektriska eller elektroniska system med lågspänningsnivåer från blixtnedslag, elektromagnetiska pulser eller driftsöverspänningsskador. De senaste åren har elektroniska informationssystem (såsom tv, telefon, kommunikation, datornät etc.) utvecklats snabbt och ett stort antal elektroniska informationsanordningar har vuxit fram och blivit populära. Dessa typer av system och utrustning är ofta dyra och viktiga, med låg driftspänning och tål spänningsnivåer, vilket gör dem mycket känsliga för elektromagnetiska blixtpulser. Därför bör SPD användas för överspänningsskydd.
På grund av de olika standarderna som följs av olika länder är specifikationerna för produkter inte enhetliga, och identifieringen av parametrar har också sin egen betoning, vilket är mycket sämre än andra elektriska produktspecifikationer, vilket medför stora besvär för design och val. Inom teknisk design kan vanliga varumärken huvudsakligen delas in i inhemska produkter, europeiska produkter och amerikanska produkter baserat på deras ursprungsort. Parameterinställningarna för inhemska produkter är kaotiska, med olika specifikationer och hög restspänning. Vissa av de standardiserade produktmodellerna är inställda på att imitera europeiska produkter, medan andra följer nationella standardparametrar. De flesta produkter är märkta med In och Imax. På grund av de låga kraven för hushållsprodukter för applikationsplatser, låga byggnadsnivåer och höga spänningsvärden för utrustning kan vissa parameterkrav lättas upp.
Europeiska produkter är i allmänhet märkta med den maximala urladdningsströmmen, och produktmodellen är också inställd utifrån denna parameter. Till exempel ett välkänt europeiskt märke XXX65 och XXX40, där värdena 65 och 40 är Imax. Kinesiska standarder föreskriver dock tydligt att den nominella urladdningsströmmen In ska användas för val, vilket är en besvärlig situation som man möter i teknisk design för närvarande. Efter att ha kontrollerat produktinformationen överstiger inte In-värdet på XX65 20kA och In-värdet på XX40 inte överstiger 15kA. Om de rekommenderade värdena för GB50343 följs, kan dessa två produkter endast användas för skydd i tre nivåer i slutet av utrustningen. Men i den faktiska designen är de installerade på första och andra nivån, vilket är klart oförenligt med urvalsparametrarna för nationella standarder, och restspänningen är hög. Vanliga modeller överstiger i allmänhet 1200V. När ledningsmiljön väl inte är bra är det lätt att överskrida utrustningens tålspänningsvärde. Generellt sett har europeiska produkter ett relativt litet Uc-värde och är opportunistiska när det gäller märkning av nätspänning, vilket gör det lättare att vilseleda när man väljer modeller.
Arbetsprincipen för SPD
Överspänningsskyddet är lämpligt för skydd av 220/380V lågspänningsförsörjning och är en olinjär komponent. Enligt IEC-standarder är överspänningsskyddet en enhet som huvudsakligen används för att undertrycka överspänningen och överströmmen i transmissionsledningen. Det grundläggande kravet för att ett överspänningsskydd ska spela en skyddande roll är att motstå den förväntade blixtströmmen och effektivt släcka kraftfrekvensens kontinuerliga ström som genereras efter att blixten strömmar genom överspänningens maximala klämspänning. Den begränsar den momentana överspänningen som kommer in i kraftledningen eller signalöverföringsledningen till det spänningsområde som utrustningen eller systemet kan motstå, eller släpper ut stark blixtström i marken för att skydda den skyddade utrustningen eller systemet från skador orsakade av stötar.
Typerna och strukturerna av överspänningsskydd varierar beroende på deras olika användningsområden, men de innehåller minst ett olinjärt spänningsbegränsande element. Vanligt använda överspänningsskydd inkluderar MOVs (MetalOxideVaristors) och gasurladdningsrör. Elektriska överspänningar innehåller kraftfull energi och kan inte stoppas. Av denna anledning är strategin för att skydda känslig elektrisk utrustning från överspänningsskador att avleda överspänningen från utrustningen och sedan rinna ner i marken.
Överspänningsskyddet MOV består av tre delar: ett metalloxidmaterial i mitten, anslutet med två halvledare till strömförsörjningen och jordledningen. När en ökning inträffar agerar MOV omedelbart med en svarstid på 1-3 nanosekunder. "V" i MOV är en reostat. Vid svarsögonblicket sjunker MOV-motståndet från dess maximala värde till nästan noll ohm, och överström rinner ner i marken genom MOV. Den skyddade elektriska utrustningen fortsätter att fungera med normal driftspänning. Dess halvledarkomponenter har egenskapen att ändra motstånd med spänningsförändringar. När spänningen sjunker under ett specifikt värde genererar rörelsen av elektroner i en halvledare högt motstånd. Tvärtom, när spänningen överstiger detta specifika värde, kommer elektronernas rörelse att förändras, och halvledarresistansen kommer att minska till nästan noll ohm. Spänningen är normal och överspänningsskyddet MOV är inaktivt på sidan utan att påverka kraftledningen.
Indikatorerna för fördelarna och nackdelarna med överspänningsskyddsanordningar (MOV) är: (1) Spännspänning: representerar spänningsvärdet som kommer att få MOV:erna att ansluta till jordledningen. Ju lägre klämspänning, desto bättre skyddsprestanda. (2) Energiabsorptions-/avledningskapacitet: Detta nominella värde representerar hur mycket energi överspänningsskyddet kan absorbera innan det bränns ner, i joule. Ju högre värde, desto bättre skyddsprestanda. (3) Svarstid: Överspänningsskydd kopplas inte bort omedelbart, och det kommer att finnas en liten fördröjning i deras svar på överspänningar.
En annan vanlig överspänningsskyddsanordning är ett gasurladdningsrör. Dessa gasurladdningsrör har samma funktion som MOV:er, att flytta överskottsström från den strömförande ledningen till jordledningen och uppnå denna funktion genom att använda inert gas som en ledare mellan de två ledningarna. När spänningen ligger inom ett specifikt område avgör gasens sammansättning att det är en dålig ledare. Om spänningen stiger och överskrider detta intervall kommer strömstyrkan att vara tillräcklig för att jonisera gasen, vilket gör gasurladdningsröret till en mycket bra ledare. Den kommer att leda ström till jordledningen tills spänningen återgår till normala nivåer och sedan blir en felaktig ledare
