Обзор устройств защиты от импульсных перенапряжений и помех
Почти всегда отказы электрического и электрооборудования вызваны импульсными перенапряжениями и/либо переменами нагрузки в линиях электроснабжения. Основная причина высочайшей чувствительности современного электрооборудования к электрическим помехам обоснована внедрением встроенных полупроводниковых устройств большой размерности.
Более всераспространенным источником импульсного перенапряжения являются молнии. Это непредсказуемое природное явление высочайшей интенсивности может вызывать броски перенапряжения, передаваемые через воздушные полосы электроснабжения, на расстоянии до нескольких км от места удара молнии. Растекание тока молнии по поверхности земли может вызвать импульсные перенапряжения в кабельных сетях электроснабжения. Кроме импульсов, вызываемых молнией, броски в сети электроснабжения могут быть вызваны включением и выключением индуктивной нагрузки (к примеру, движков) либо емкостной нагрузки (конденсаторы для корректировки коэффициента мощности) и т.п.
Для защиты оборудования и юзеров, на входе питания активного оборудования нужно предугадать особые защитные устройства. Данные устройства отводят броски в полосы питания от чувствительного электрического оборудования на землю.
В текущее время на рынке для заслуги требуемого высочайшего уровня защиты употребляются последующие технологии:
Искровые разрядники.
Искровой разрядник — безнакальный газонаполненный прибор, резко изменяющий свою электропроводность при появлении разряда меж электродами. Его используют в качестве быстродействующего коммутатора в устройствах связи, локации, ядерной и экспериментальной физики и т. д.
Конструкция разрядника ординарна: в стеклянном либо глиняном баллоне, заполненном газом, размещены 2 либо несколько электродов из тугоплавких металлов либо их сплавов. Для заполнения используются инертные газы, их консистенции, водород, азот, кислород, воздух, пары воды. По принципу деяния искровые разрядники разделяются на неуправляемые и управляемые.
В неуправляемых разрядниках пробой происходит при определённых значениях напряжения, зависящего от конструкции прибора. В управляемых — в определённой области напряжений при подаче импульсного напряжения на управляющий электрод.
Достоинства искровых разрядников:
· отсутствие накала,
· практически моментальная готовность к работе,
· высокая надёжность,
· малые габариты и масса,
· простота конструкции и технологии производства.
Недочеты искровых разрядников:
Для срабатывания устройства нужно высочайшее значение пропускаемого напряжения (кВ), что приводит к повреждению защищаемого оборудования. Интенсивность искры, возникающей во время проводящего состояния, часто вызывает помехи и приводит к неисправной работе размещенного рядом электрического оборудования. Остаточные токи приводят к перебоям в питании и, соответственно, непредсказуемым последствиям в работе оборудования.
Параллельное подключение варисторов.
Варистор [англ. varistor, от vari (able) — переменный и (resi) stor — резистор], полупроводниковый резистор, электронное сопротивление (проводимость) которого меняется не линейно и идиентично под действием как положительного, так и отрицательного напряжения. Для производства варисторов используют пылеобразный карбид кремния (полупроводник) и связывающее вещество (глину, жидкое стекло, лаки, смолы и др.), которые запрессовывают в форму и спекают в ней при температуре около 1700° С. Потом поверхность эталона металлизируют и припаивают к ней выводы. Низковольтные варисторы изготавливают на рабочее напряжение от 3 до 200 В и ток от 0,1 мА до 1 А; высоковольтные— на рабочее напряжение до 20 кВ.
Достоинства:
· Варисторы имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления,
· способны выдерживать значимые электронные перегрузки,
· ординарны и дёшевы,
· владеют высочайшей надёжностью,
· малой инерционностью (предельная рабочая частота до 500 кГц).
При параллельном подключении употребляется несколько варисторов на базе оксида металла, присоединенных наряду с целью получения больших токовых значений перегрузки.
Недочеты параллельного подключения:
Электронные свойства присоединенных параллельно варисторов не совпадают. Это приводит к тому, что устройства на базе параллельно присоединенных варисторов стремительно выходят из строя из-за теплового износа. Такие устройства рассчитаны на внедрение внутренних предохранителей, отключающих защитное устройство при сильных импульсах во избежание возгорания и взрыва. Это приводит к:
- повышению времени срабатывания,
- появлению перегрузок в момент срабатывания предохранителя;
- отсутствие защиты устройства во время импульсов большой интенсивности
-отсутствие защиты оборудования при всех следующих импульсных перегрузках.
Комбинирование искровых разрядников и варисторов.
Чтоб сделать лучше пропускаемое напряжение искровых разрядников, некие производители употребляют искровые разрядники и варисторы с триггерной схемой. Хотя номинально данные устройства могут выдерживать более сильные импульсы, лабораторные тестирования и тесты в полевых критериях проявили, что трудности появляются в связи с нехорошим взаимодействием меж искровым разрядником и варисторами.
Модули угнетения импульсного перенапряжения Strikesorb.
Пару лет вспять была сотворена принципно новенькая концепция защитных устройств – модули угнетения импульсного перенапряжения Strikesorb.
Модуль Strikesorb употребляется или как независящее защитное устройство в встроенных решениях либо как компонент устройства Rayvoss. Модуль содержит в себе сверхмощный диск (варистор), сделанный на базе оксида металла (ВОМ), монтируемый под давлением в герметичном дюралевом корпусе.
Уникальная конструкция Strikesorb обеспечивает низкое сопротивление внутреннего контакта, умеренно распределяет ток перегрузки по всей поверхности защитного элемента, что значительно понижает плотность тока и обеспечивает низкое значение градиента напряжения на Strikesorb. Патентованная конструкция Strikesorb износоустойчива и исключает риск необратимого отказа, взрыва либо возгорания.
Модуль предназначен для защиты от повторных перегрузок, что обеспечивает экономическую необходимость его использования и отсутствие необходимости сопровождения и обслуживания в грозных погодных критериях.
Эти особенности Strikesorb, вместе с возможностью прямого подключения к полосы питания (проходное подключение) не имеют в текущее время аналогов и гарантируют непрерывную защиту электронного и электрического оборудования.
Дорогостоящее оборудование просит огромных инвестиций, но может очень стремительно выйти из строя в случае отсутствия соответствующих устройств угнетения импульсного перенапряжения, что приводит к потерям прибыли и принципиальных функций. Инвестиции в приобретение устройств угнетения импульсных перенапряжений позволяют заказчикам в предстоящем получать прибыль за счет бесперебойной работы оборудования в процессе эксплуатации при разных неблагоприятных критериях.