Što se događa unutar zaštitnog uređaja od prekomjera tijekom udara munje

Što se događa unutar uređaja za zaštitu od strujnih valova tijekom udara munje?

Tijekom udara munje, uređaji za zaštitu od strujnih valova (SPD) igraju ključnu ulogu u zaštiti električnog opreme od privremenih prekomjera napona (tj. strujnih valova). Ispod su glavni procesi i mehanizmi koji se događaju unutar SPD-a tijekom takvih događaja:

1. Otkrivanje i reakcija na strujni val

Kada strujni val uzrokovan udarom munje uđe u sustav snabdijevanja strujom, uređaj za zaštitu od strujnih valova brzo otkrije ovu neobičnu razinu napona. Obično SPD-ovi imaju postavljen prag napona; kada detektirana razina napona premaši taj prag, zaštitni uređaj aktivira svoj mehanizam zaštitne.

2. Apsoorcija i disipacija energije

SPD-ovi apsorbiraju i disipiraju energiju strujnih valova kako bi spriječili da dosegne povezanu električnu opremu. Uobičajeni mehanizmi apsorpcije i disipacije uključuju:

a. Metalne oksidne varistore (MOV)

• Načelo rada: MOV-ovi su nelinearni otporni materijali čiji se otpor mijenja s primjenjenim naponom. Pod normalnim radnim naponima, MOV-ovi pokazuju visok otpor; kada napon premaši određenu granicu, njihov otpor drastično pada, omogućujući prolažnost struje.

• Disipacija energije: MOV-ovi pretvaraju suvišnu električnu energiju u toplinu i disipiraju je. Iako MOV-ovi imaju karakteristike samopokretanja i mogu nastaviti raditi nakon više manjih strujnih valova, mogu propasti nakon velikih ili čestih strujnih valova.

b. Cevi za ispuštanje plinova (GDT)

• Načelo rada: GDT-ovi su zapečaćene cevi ispune inertnim plinom. Kada napon između dvaju krajeva premaši određenu vrijednost, plin unutar cevi jonizira, stvarajući vodljiv put za struju.

• Disipacija energije: GDT-ovi disipiraju energiju strujnih valova kroz plazmu stvorenu jonizacijom plina i automatski gasi plazmu kada napon vrati na normalnu razinu, vraćajući izolaciju.

c. Dijod za potisk prekomjera (TVS)

• Načelo rada: TVS dijodovi ostaju u stanju visokog otpora pod normalnim radnim naponima. Kada napon premaši njihov prekidni napon, dijod brzo prelazi u stanje niskog otpora, omogućujući prolažnost struje.

• Disipacija energije: TVS dijodovi disipiraju energiju strujnih valova kroz lavinski efekt unutar njihovih internih PN spojeva i prikladni su za brzu reakciju na male strujne valove.

3. Odvodnja energije i zemljanje

SPD-ovi ne samo apsorbiraju energiju strujnih valova, već odvode dio te energije na zemljane linije kako bi dodatno smanjili utjecaj na opremu. Specifični mehanizmi uključuju:

• Odvodne šematske: SPD-ovi su dizajnirani s specifičnim odvodnim šematama koje upućuju prekomjer na zemljane linije, spriječavajući da direktno uđe u opterećena uređaja.

• Sustav zemljanja: Dobri sustav zemljanja ključan je za osiguranje učinkovitog rada SPD-a. Sustav zemljanja treba pružiti put niske impedancije za brzo disipiranje energije strujnih valova u tlo.

4. Povratak u normalno stanje nakon strujnog vala

Nakon događaja strujnog vala, SPD mora vratiti se u svoje normalno radno stanje. Različiti tipovi zaštitnika imaju različite mehanizme oporavka:

• MOV-ovi: Ako strujni val ne uzrokuje trajnu oštećenje MOV-a, on će automatski vratiti se u stanje visokog otpora kada napon normalizira.

• GDT-ovi: Kada napon vrati na normalnu razinu, plazma unutar GDT-a automatski ugasi, vraćajući izolacijsko stanje.

• TVS dijodovi: Nakon što napon normalizira, TVS dijodovi također automatski vrate se u stanje visokog otpora.

5. Načini propadanja i zaštita

Iako su SPD-ovi dizajnirani za obradu strujnih valova, mogu propasti u ekstremnim situacijama. Za osiguranje sigurnosti, mnogi SPD-ovi uključuju dodatne značajke:

• Termalni odvojnici: Kada MOV ili drugi komponent pregreje i propadne, termalni odvojnik prekida vezu kako bi spriječio požare i druge opasnosti.

• Indikatorske svjetiljke/alarmi: Neki SPD-ovi dolaze opremljeni indikatorskim svjetilkama ili alarmima kako bi korisnike obavijestili o tome je li zaštitnik još uvijek ispravno funkcionira.

Zaključak

Tijekom udara munje, uređaji za zaštitu od strujnih valova zaštićuju električnu opremu kroz sljedeće korake:

• Otkrivanje prekomjera: Prepoznaje situacije u kojima napon premaši normalne granice.

• Apsorpcija i disipacija energije: Koristi komponente poput MOV-ova, GDT-ova i TVS dijodova kako bi pretvorila energiju strujnih valova u toplinu ili druge forme energije.

• Odvodnja na zemljane linije: Upućuje prekomjer na zemljane linije kako bi minimizirao utjecaj na opremu.

• Povratak u normalno stanje: Nakon strujnog vala, zaštitnik se vraća u svoje normalno radno stanje.

• Zaštita od propadanja: Pruža dodatne sigurnosne mjere u ekstremnim situacijama kako bi spriječio daljnji oštećenje.